SOLUTIONS TAMPONS 1) Définition.
Une solution tampon est une solution dont le pH varie peu par addition modérée d'un acide, d'une base ou d'eau (dilution).
Les réactions biologiques sont souvent contrôlées par des catalyseurs (enzymes) dont l'efficacité dépend étroitement du pH, aussi les milieux biologiques sont-ils souvent des solutions tampons: estomac: pH≈1,5
sang : pH≈7,4.
Pour une solution acide, le pouvoir tampon est défini par t= d C'B
d pH, où d C 'B est la variation de concentration de la base forte ajoutée provoquant une variation du pH égale à d pH.
Pour une solution basique, on définirait de même son pouvoir tampon par t= −d C 'A d pH. 2) Exemples.
a . Mélange acide faible et base forte.
On sait qu'à la demi-équivalence (x = 0,5), la variation du pH d'une solution acide est minimale, le point correspondant sur la courbe de titrage x=0,5, pH=pKa est un point d'inflexion.
Au voisinage de ce point, l'addition d'une base forte ne
provoque qu'une faible variation du pH qui reste voisin de pKa, valeur indépendante de la concentration initiale de l'acide.
Une dilution modérée de cette solution ne modifiera donc pas son pH.
Dans le domaine de HENDERSON, pH=pKalog x
1−x ⇒ d pH= 1 2,3
1 x1−xdx.
Or la concentration de la base forte est C 'B=xC 'A d 'où d C'B=C 'Adx si C 'A≈constante ,c'est-à-dire en négligeant la variation de la concentration de l'acide due à l'augmentation du volume (addition de base forte concentrée).
Le pouvoir tampon de cette solution vaut donc t= d C'B
d pH =2,3 C'Ax1−x.
Pour C'A fixé, t est maximal pour x = 0,5 et vaut tmax= 2,3
4 C 'A=0,58 C'A. Si on dilue l'acide son pH ne varie pas mais son pouvoir tampon diminue.
b . Mélange acide fort et base forte.
La courbe de titrage d'un acide fort par une base forte montre que le pH varie peu par addition de base tant que x < 1.
pH=pC'A−log1−x ⇒ d pH= 1 2,3
1
1−xdx ; d C'B=C 'Adx d ' où t=2,3 C 'A1−x.
t est maximal pour x=0 et vaut tmax=2,3 C 'A.
On remarque toutefois que le pH dépend de C 'A donc varie par dilution de l'acide.
Cette solution n'est pas une véritable solution tampon, on dit parfois que c'est un pseudo-tampon.
pH
pKa
0 x
0,5 1
