Chapitre 4 – Chimie | CAP | Physique-Chimie | ⏱ 50 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, 17:45
Un ébéniste doit nettoyer des pièces en bois avant vernissage. Son responsable lui remet un concentré de nettoyant alcalin (pH 12, Cm = 200 g/L) et lui demande de préparer une solution de travail à 10 g/L pour ne pas abîmer le bois. Il doit aussi tester le pH des produits présents dans l'atelier avec du papier pH.
| Produit | pH mesuré | Formule chimique |
|---|---|---|
| Décapant pour vieux vernis | 1,5 | H₃PO₄ (acide phosphorique) |
| Eau de rinçage distillée | 7 | H₂O |
| Nettoyant alcalin concentré | 12 | NaOH (soude caustique) |
| Vinaigre blanc | 3 | CH₃COOH (acide acétique) |
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (formule chimique), §2 (pH et acidité) et §3 (concentration et dilution) de la leçon Ch04.
Classer les 4 produits du plus acide au plus basique.
Du plus acide au plus basique :
Décapant (1,5) < Vinaigre (3) < Eau (7) < Nettoyant alcalin (12).
Plus le pH est petit, plus c'est acide. Plus le pH est grand, plus c'est basique. pH = 7 = neutre.
Lesquels sont potentiellement dangereux pour la peau ? Justifier (rappel : pH < 2 ou > 12 = très corrosif).
Le décapant (pH 1,5) est très acide (< 2) → corrosif pour la peau et les yeux.
Le nettoyant concentré (pH 12) est fortement basique → caustique pour la peau.
Les 2 nécessitent des gants nitrile, lunettes EN 166, et tablier obligatoires.
Le vinaigre (pH 3) et l'eau (pH 7) sont sans danger pour la peau (vinaigre piquant en cas de plaie).
Interpréter la formule NaOH :
a) Quel est le nombre de chaque type d'atome ?
b) Pourquoi ce composé est-il dit « ionique » en solution ?
a) NaOH = 1 atome de sodium (Na) + 1 atome d'oxygène (O) + 1 atome d'hydrogène (H) = 3 atomes.
b) En solution dans l'eau, NaOH se dissocie en ions : NaOH → Na⁺ + OH⁻.
Les ions OH⁻ rendent la solution basique (pH > 7). Plus il y a de OH⁻, plus le pH est grand.
Le décapant contient H₃PO₄ (acide phosphorique). Compter les atomes de cette molécule.
H₃PO₄ : 3 atomes d'hydrogène (H) + 1 atome de phosphore (P) + 4 atomes d'oxygène (O) = 8 atomes au total.
En solution : H₃PO₄ libère des ions H⁺ → solution acide (pH < 7).
On dispose du concentré à Cm = 200 g/L. On veut préparer 3 L de solution à 10 g/L.
Calculer la masse de concentré à peser avec m = Cm × V.
Astuce : on calcule la masse de soluté qui sera dans la solution finale, et on peut la prélever du concentré.
Masse de soluté dans la solution finale : m = Cm,final × Vfinal = 10 × 3 = 30 g.
On doit donc prélever 30 g de soluté du concentré et compléter avec de l'eau jusqu'à 3 L.
Volume de concentré à prélever : V1 = m / Cm,1 = 30 / 200 = 0,15 L = 150 mL.
Après dilution, quel pH approximatif attendez-vous pour la solution de travail ? Justifier.
Rappel : la dilution rapproche le pH de 7.
Le concentré est à pH 12. On dilue par 20 (200 g/L → 10 g/L).
Le pH va diminuer et se rapprocher de 7. On attend un pH entre 9 et 11.
Loi : la dilution réduit la concentration en ions OH⁻ → le pH diminue. Mais comme la dilution n'est pas extrême, la solution reste basique (pH > 7).
Rédiger en 4 étapes le protocole de dilution sécurisé.
Protocole de dilution — Solution nettoyante 10 g/L
EPI : gants nitrile, lunettes EN 166, blouse.
⚠ Règle d'or : « Acide ou base dans l'eau, sinon malheur ». L'inverse provoque des projections par échauffement violent.
Étiqueter le flacon avec : nom, concentration, date, pictogramme de danger.
L'ébéniste mesure la solution de travail au papier pH et obtient pH = 9. Pourquoi est-elle moins basique que le concentré (pH 12) ?
La dilution réduit la concentration en ions OH⁻. Avec moins d'ions OH⁻, la solution est moins basique → le pH se rapproche de 7.
Quantitativement : pH 9 vs pH 12 = différence de 3 unités → la concentration en OH⁻ a été divisée par 10³ = 1 000.
(Précision : le pH est sur une échelle logarithmique. 1 unité = facteur 10. Vu en lycée, mais pas exigible en CAP.)
Cette solution de travail (pH 9) peut-elle être utilisée pour nettoyer le bois sans risque d'abîmer la surface ? Comparer avec le décapant (pH 1,5).
Solution de travail pH 9 : légèrement basique, nettoyante, sans risque significatif pour le bois brut. Approprié pour dégraisser avant vernissage.
Décapant pH 1,5 : très acide, attaque chimiquement les fibres du bois, trop agressif pour un bois brut. Réservé au décapage de vieux vernis (où on veut justement attaquer la finition).
Conclusion : la solution pH 9 est adaptée pour le nettoyage avant vernissage. Le décapant est à utiliser seulement pour enlever les anciens vernis.
Rédiger une étiquette pour le flacon de solution de travail (3-4 lignes).
SOLUTION NETTOYANTE BOIS
Concentration : 10 g/L de NaOH dilué.
pH ≈ 9 (légèrement basique). Préparée le 5/05/2026.
⚠ Picto point d'exclamation. Porter gants + lunettes.
Conserver hors de portée des enfants. Ne pas mélanger à un acide.
En cas de contact peau/yeux : rincer abondamment à l'eau, consulter médecin si persistance.
Que se passe-t-il si on mélange par erreur le décapant (acide) avec le nettoyant alcalin (base) ?
Mélanger un acide fort (H₃PO₄) avec une base forte (NaOH) provoque une réaction de neutralisation :
H₃PO₄ + 3 NaOH → Na₃PO₄ + 3 H₂O
Cette réaction est fortement exothermique : elle libère beaucoup de chaleur. Risques :
Règles de stockage en atelier :
En laboratoire de chimie, c'est aussi pourquoi on neutralise toujours très lentement, sous agitation, avec refroidissement (bain de glace si nécessaire).
Cas réel : en 2017 à Lyon, un employé d'entreprise de nettoyage a perdu connaissance après avoir mélangé eau de Javel et acide muriatique → dégagement de chlore Cl₂ gazeux toxique. Toujours lire les fiches de données de sécurité (FDS) avant tout mélange.