Chapitre 1 – pH et solutions acido-basiques — Activité de découverte

Terminale Bac Pro | Physique-Chimie | Groupement 5 (Chimie)

Situation professionnelle — Contrôle qualité en laboratoire cosmétique

Clara est technicienne qualité dans un laboratoire de cosmétologie. Sa mission du jour : vérifier la conformité d'un nouveau lot de produits avant leur commercialisation. Elle dispose de cinq flacons numérotés :

Flacon A : crème hydratante pour le visage
Flacon B : gel nettoyant pour peaux sensibles
Flacon C : lotion tonique à l'acide glycolique
Flacon D : après-shampooing démêlant
Flacon E : solution de nettoyage du matériel (base)

Le cahier des charges stipule que les produits A, B, D doivent avoir un pH entre 4,5 et 6,5 et le produit C un pH entre 3,0 et 4,0.

Problématique : Comment mesurer et interpréter le pH de ces produits pour déterminer s'ils sont conformes ?

Partie 1 – Mesure du pH par différentes méthodes

Clara mesure le pH de chaque flacon avec un pH-mètre, puis vérifie visuellement avec du papier pH et du BBT. Les résultats sont :

Flacon	pH mesuré	Couleur BBT	Papier pH (valeur lue)
A	5,2	Jaune-vert	5
B	4,8	Jaune	5
C	3,4	Jaune	3
D	7,8	Bleu	8
E	11,2	Bleu foncé	11

Questions 1 à 4

Pour chaque flacon, indiquer si la solution est acide, neutre ou basique.
Vérifier la conformité de chaque produit cosmétique (A, B, C, D) par rapport au cahier des charges.
Quel flacon est non conforme ? Que devrait faire Clara ?
Pourquoi le pH-mètre donne-t-il une valeur plus précise que le papier pH ?

A (5,2) : acide ; B (4,8) : acide ; C (3,4) : acide ; D (7,8) : basique ; E (11,2) : basique.
- A : 4,5 ≤ 5,2 ≤ 6,5 → conforme
- B : 4,5 ≤ 4,8 ≤ 6,5 → conforme
- C : 3,0 ≤ 3,4 ≤ 4,0 → conforme
- D : 7,8 > 6,5 → non conforme
Le flacon D est non conforme (pH = 7,8, trop basique). Clara doit isoler ce lot, rédiger un rapport de non-conformité et signaler au responsable de production.
Le pH-mètre mesure une tension électrique proportionnelle à la concentration en H₃O⁺ avec une précision de ±0,01, tandis que le papier pH est colorimétrique et ne permet qu'une lecture approximative à ±0,5 ou 1 unité.

Partie 2 – Calculs de concentrations

Questions 5 à 7

Calculer la concentration en ions H₃O⁺ pour les flacons A (pH = 5,2) et E (pH = 11,2). Donner les résultats en notation scientifique avec 2 chiffres significatifs.
Pour le flacon E (solution de nettoyage), calculer le pOH puis la concentration en ions OH⁻ sachant que pH + pOH = 14 à 25 °C.
Classer les 5 flacons du plus acide au plus basique.

Flacon A : \([\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-5{,}2} \approx 6{,}3 \times 10^{-6}\) mol/L.
Flacon E : \([\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-11{,}2} \approx 6{,}3 \times 10^{-12}\) mol/L.
pOH = 14 − 11,2 = 2,8. \([\text{OH}^-] = 10^{-2{,}8} \approx 1{,}6 \times 10^{-3}\) mol/L.
Du plus acide au plus basique : C (3,4) < B (4,8) < A (5,2) < D (7,8) < E (11,2).

Partie 3 – Bilan et méthode

Question 8 – Synthèse

Clara doit rédiger la procédure de contrôle du pH pour un nouvel opérateur. Rédiger en 5 étapes claires la démarche à suivre (de la préparation du pH-mètre au rendu du résultat).

Étalonnage : étalonner le pH-mètre avec au moins deux solutions tampon (ex : pH 4 et pH 7) en rinçant l'électrode à l'eau distillée entre chaque tampon.
Préparation de l'échantillon : prélever un volume suffisant du produit à analyser dans un bécher propre.
Mesure : plonger l'électrode du pH-mètre dans l'échantillon, attendre la stabilisation et lire la valeur affichée.
Rinçage : rincer l'électrode à l'eau distillée et l'essuyer délicatement avec du papier absorbant non pelucheux après chaque mesure.
Rendu du résultat : noter la valeur du pH, comparer aux spécifications du cahier des charges, rédiger une conclusion (conforme / non conforme) et signer le bon de contrôle.