La vie peut elle exister à PH négatif?

[ApprentiChercheur]

Bonjour!
Je me demandais si certains organismes (surtout les microorganismes) pouvaient survivre et se développer à des PH négatifs... A savoir qu'un PH négatif inclut forcément une solution qui n'est pas acqueuse et d'où ma question ..
Je vous remercie !
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[Archi3]

pas du tout, un pH négatif signifie juste que la concentration en [H₃O]⁺ est supérieure à une mole par litre, mais ce n'est pas interdit en solution aqueuse (celle de l'eau est de 55 mol/l) . Simplement l'activité ne s'identifie pas à la concentration pour ces fortes concentrations. A part ça un tel pH est très destructeur pour les liaisons peptidiques donc ça va etre difficile de faire des macromolécules dans ces conditions ...

[Deedee81]

Salut,

En regardant les archées extrémophiles, je n'en vois pas qui aillent aussi loin !!!! On cite des cas à 0.7 voire 0, mais pas négatif.

[RomVi]

pas du tout, un pH négatif signifie juste que la concentration en [H₃O]⁺ est supérieure à une mole par litre, mais ce n'est pas interdit en solution aqueuse (celle de l'eau est de 55 mol/l) . Simplement l'activité ne s'identifie pas à la concentration pour ces fortes concentrations. A part ça un tel pH est très destructeur pour les liaisons peptidiques donc ça va etre difficile de faire des macromolécules dans ces conditions ...

Bonjour

Non, il n'est pas possible d'avoir un pH négatif dans l'eau. La formule du pH est en réalité uniquement valide pour des acides assez dilués (à des concentrations de moins de 10-2 à 10-3).
Pour des concentrations plus élevées il faut faire intervenir la notion d'activité, et pour des concentrations importantes on tends vers 0. Le phénomène est souvent désigné sous le nom "d'effet nivelant". Si Moco passe dans le coin il expliquera ça beaucoup mieux que moi.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

Non, il n'est pas possible d'avoir un pH négatif dans l'eau. La formule du pH est en réalité uniquement valide pour des acides assez dilués ... Pour des concentrations plus élevées il faut faire intervenir la notion d'activité.

Que ce soit des concentrations ou des activités, on ne voit pas pourquoi 1 mol/L serait un cas particulier impossible à dépasser (le fait que cela soit 1 et donc pH=0 provient des choix d'unités mole et L).
Par contre le fait que les très faibles pH soit peu courants et ne soit pas mesurables simplement, on est d'accord, mais ce n'est pas une limite théorique à pH=0.

[RomVi]

Le pH n'est pas fonction d'une concentration, mais d'une activité.
En dessous de environ 0.01 mol/l cette activité est fonction de - log [C], mais au dessus ce n’est plus le cas ; ça n'a rien à voir avec la possibilité de mesurer.

[gts2]

"Que ce soit des concentrations ou des activités, on ne voit pas pourquoi 1 mol/L ... "

J'aurai du dire, en effet,
Que ce soit des concentrations ou des activités, on ne voit pas pourquoi 1 mol/L (pour les concentrations) ou 1 (pour les activités) ...

[Archi3]

oui je ne vois pas non plus pourquoi log(a) = 0 serait une limite "physique", vu que la mole et le litre sont des unités complètement arbitraires (suffirait de mesurer la concentration en mol/m^3 et on a tout de suite des valeurs 1000 fois plus grandes donc un pH diminué de 3.... l'eau neutre serait à pH de 4 ! )

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

Non, il n'est pas possible d'avoir un pH négatif dans l'eau.

J'ai bien un exemple foireux d'eau pure a pH négatif que mon pere m'avait mentionné, mais c'était au voisinage direct du combustible d'un réacteur nucléaire de recherche.
Il avait aussi un souci de bactéries qui bouffait les plastiques mais je ne pense pas que c'était lié a cet environnement d'ionisation accrue.

T-K

[Flyingbike]

Bonjour

Non, il n'est pas possible d'avoir un pH négatif dans l'eau. La formule du pH est en réalité uniquement valide pour des acides assez dilués (à des concentrations de moins de 10-2 à 10-3).
Pour des concentrations plus élevées il faut faire intervenir la notion d'activité, et pour des concentrations importantes on tends vers 0. Le phénomène est souvent désigné sous le nom "d'effet nivelant". Si Moco passe dans le coin il expliquera ça beaucoup mieux que moi.

Cette explication a visiblement été donnée plusieurs fois
Exemple ici https://forums.futura-sciences.com/c...h-negatif.html



Pour répondre à la question mais Archi l’a déjà évoqué : les molécules du vivant ne supportent pas ces pH. L’ADN est détruit, les protéines précipitent….

[Geb]

Bonsoir,

Je ne suis pas biologiste, mais après une courte revue de la littérature, je peux vraisemblablement affirmer qu'une phrase du type "certaines archées sont capables de croître à pH proche de zéro, voire inférieur à zéro" n'est pas très populaire, mais il y a tout de même quelques exemples, tous le fait d'une poignée de chercheurs :

- The essence of being extremophilic: the role of the unique archaeal membrane lipids (Van De Vossenberg et al., 1998)

In such highly acidic environments, organisms are found that can live at pH below 0, i.e., H⁺ concentration greater than 1 M (Schleper et al. 1995).

- Adaptations of the cell membrane for life in extreme environments (Van De Vossenberg et al., 2000)

In such highly acidic environments, archaea can be found that can live at pH-values below zero, ie at concentrations higher than 1 M (Schleper et al., 1995).

- Adaptations to energy stress dictate the ecology and evolution of the Archaea (Valentine, 2007)

Acidophilic archaea can thrive in acidic environments (sometimes at pH values below zero) and often in acidic environments at elevated temperatures (Fig. 2).

- Different Environmental Stressors and their Effect on TEX86 Signature of Marine Ammonia-Oxidizing Archaea (Wied, 2017)

However, in some cases, archaea were found to be able to thrive in a pH below zero (Valentine, 2007).

Abundance of Methanosaeta concilii-like Species in the Sediment of Ledbetter Creek Embayment of Kentucky Lake (Von Dwingelo, 2018)

The Thermoplasmata class also consists of one order, Thermoplasmatales, and this order has two families, Thermoplasmataceae and Picrophilaceae. There are only three genera and four species that have been described for this class [20]. Organisms belonging to this class are among the most acidophilic of all known microorganisms, some being able to live at a pH below 0.

- Exobiology of the Venusian Clouds: New Insights into Habitability through Terrestrial Models and Methods of Detection (Kotsyurbenko et al., 2021)

[…] the aerobic organisms Picrophilus oschimae and P. torridus can grow at a pH below 0 (Schleper et al.,1996) […]

Comme on pouvait le deviner avec le dernier exemple ci-dessus, la première occurrence d'une phrase de ce type (à ma connaissance) date de juin 1995, avec l'annonce de la découverte des archées Picrophilus oshimae et Picrophilus torridus :

- Life at extremely low pH (Schleper et al., 1995)

The organisms were isolated as single colonies on starch plates, both clearly growing around pH 0 (the lowest pH was –0.06±0.01 measured at 20°C) and optimally at pH 0.7 (Fig. 1), the lowest pH optimum known to date. The optimal growth temperature was 60°C.

Apparemment, même si la LPSN reconnaît aujourd'hui plus de 600 espèces d'archées, ce sont toujours les deux seuls organismes connus capables d'un tel exploit.

Cordialement.

[gts2]

Non, il n'est pas possible d'avoir un pH négatif dans l'eau.

Que pensez des mesures suivantes ? (les mesures c'est le fichier 2)

[Deedee81]

Salut gts2,

C'est dans l'eau ? (ils disent juste "solution")

[Deedee81]

Je me répond : "oui"

Ici ils disent bien que c'est possible : https://www.techno-science.net/gloss...-4.html#ref_10
Et j'ai vu ailleurs que l'échelle 0 à 14 est conventionnelle, le 0 n'est pas absolu même dans l'eau.

Même si c'est peu fréquent (faut déjà y aller pour avoir ça !)

[gts2]

Comme je l'ai déjà indiqué dans d'autres messages, le 0 ne peut être absolu puisque dépendant des unités de quantité de matière et de volume (ou alors cela serait une coïncidence extraordinaire).

[gts2]

Je me corrige moi-même : l'activité est sans dimension, donc ne dépend pas des unités !

[Archi3]

elle a une dimension cachée dans le fait qu'on lui impose de correspondre à la concentration (ou à la pression) dans la limite des fortes dilutions ...qui ont bien des unités physiques.

[Geb]

Bonjour,

Ici ils disent bien que c'est possible : https://www.techno-science.net/gloss...-4.html#ref_10
Et j'ai vu ailleurs que l'échelle 0 à 14 est conventionnelle, le 0 n'est pas absolu même dans l'eau.

Même si c'est peu fréquent (faut déjà y aller pour avoir ça !)

Au cours de ma petite recherche d'hier, j'avais aussi trouvé ce passage sur chemeurope.com :

Most substances have a pH in the range 0 to 14, although extremely acidic or extremely basic substances may have pH less than 0 or greater than 14. An example is acid mine runoff, with a pH = –3.6. Note that this does not translate to a molar concentration of 3981 M; such high activity values are the result of the extremely high value of the activity coefficient while concentrations are within a "reasonable" range ^[7]. E.g. a 7.622 molal H₂SO₄ solution has a pH = –3.13, hydrogen activity α_H⁺ around 1350 and activity coefficient γ_H⁺ = 165.4 when using the MacInnes convention for scaling Pitzer single ion activity coefficient ^[7].

Intrigué par le passage mis en gras par mes soins, j'avais entrepris d'en rechercher la source, que voici :

- Negative pH, efflorescent mineralogy, and consequences for environmental restoration at the Iron Mountain Superfund site, California (Nordstrom & Alpers, 1999)

Comme le titre l'indique, il s'agit de la mine d'Iron Mountain en Californie. Comme indiqué dans la publication, ce sont des mesures effectuées là-bas entre le 10 et le 12 septembre 1990 qui ont permis de réaliser l'acidité proprement monstrueuse de certaines des solutions aqueuses sur place.

Cordialement.

[Deedee81]

Vaut mieux éviter d'aller prendre un bain de pied

Merci Geb

[mach3]

elle a une dimension cachée dans le fait qu'on lui impose de correspondre à la concentration (ou à la pression) dans la limite des fortes dilutions ...qui ont bien des unités physiques.

L'activité doit être sans dimension si on considère l'expression du potentiel chimique µ=µ0+RT ln a (avec µ0 le potentiel chimique dans l'état de référence où l'activité vaut 1).
Cependant on peut aussi considérer l'expression alternative suivante : µ=µ0+RT ln (a/a0) (a0 étant l'activité dans l'état de référence, qu'on peut prendre à un, ou pas, par commodité) où l'activité peut avoir n'importe quelle unité vu que c'est un rapport d'activité qui compte.

m@ch3

[Deedee81]

De toute façon "l'absolu" n'est pas tant le soucis que le fait que l'échelle est conventionnelle.

[Archi3]

L'activité doit être sans dimension si on considère l'expression du potentiel chimique µ=µ0+RT ln a (avec µ0 le potentiel chimique dans l'état de référence où l'activité vaut 1).
Cependant on peut aussi considérer l'expression alternative suivante : µ=µ0+RT ln (a/a0) (a0 étant l'activité dans l'état de référence, qu'on peut prendre à un, ou pas, par commodité) où l'activité peut avoir n'importe quelle unité vu que c'est un rapport d'activité qui compte.

m@ch3

oui bien sur mais du coup l'unité de a doit être la même que celle de a0, c'est pour ça que je dis que l'unité est "cachée" dans a. Pour le pH l'échelle numérique "de 0 à 14" (en fait rien n'interdit d'avoir un pH en dehors de cet intervalle) est liée au choix de la mole et du litre, sinon ce ne serait pas la même échelle numériquement.