Objectif d’apprentissage
- Discuter de la corrélation entre le pKa de l’acide conjugué d’une solution tampon et la plage effective du tampon correspondant.
Points clés
- Lorsque H+ est ajouté à un tampon, la base conjuguée acceptera un proton (H+), » absorbant » ainsi le H+. De même, lorsque OH- est ajouté, l’acide faible donnera un proton (H+).
- La région tampon est d’environ 1 unité de pH de part et d’autre du pKa de l’acide conjugué.
- Une courbe de titrage démontre visuellement le pouvoir tampon, où la partie centrale de la courbe est plate parce que l’ajout de base ou d’acide n’affecte pas drastiquement le pH de la solution.
Termes
- Point d’équivalenceLe point d’une réaction chimique auquel des quantités chimiquement équivalentes d’acide et de base ont été mélangées.
- Base conjuguéeL’espèce qui est créée après le don d’un proton.
- acide conjuguéEspèce créée lorsqu’une base accepte un proton.
- paire acide-base conjuguéeDeux entités moléculaires différant par un seul proton.
Une solution tampon contient généralement un acide faible et sa base conjuguée. Lorsque H+ est ajouté à une solution tampon, la base conjuguée de l’acide faible accepte un proton (H+), » absorbant » ainsi le H+ avant que le pH de la solution ne baisse de manière significative. De même, lorsque OH- est ajouté, l’acide faible donne un proton (H+) à sa base conjuguée, résistant ainsi à toute augmentation du pH avant de passer à un nouveau point d’équilibre. Dans les systèmes biologiques, les tampons empêchent la fluctuation du pH via des processus qui produisent des sous-produits acides ou basiques pour maintenir un pH optimal.
Chaque paire acide-base conjuguée a une plage de pH caractéristique où elle fonctionne comme un tampon efficace. La région tampon est d’environ 1 unité de pH de part et d’autre du pKa de l’acide conjugué. Le point médian de la région tampon correspond au moment où la moitié de l’acide réagit à la dissociation et où la concentration du donneur de protons (acide) est égale à celle de l’accepteur de protons (base). En d’autres termes, le pH de la solution équimolaire d’acide (par exemple, lorsque le rapport de la concentration de l’acide et de la base conjuguée est de 1:1) est égal au pKa. Cela représente le point du titrage qui est à mi-chemin du point d’équivalence. Cette région est la plus efficace pour résister aux grands changements de pH lorsque l’on ajoute un acide ou une base.
Une courbe de titrage démontre visuellement le pouvoir tampon. La partie centrale de la courbe est plate car l’ajout de base ou d’acide n’affecte pas drastiquement le pH de la solution. C’est la zone tampon. Cependant, lorsque la courbe sort de la zone tampon, elle augmente énormément lorsqu’une petite quantité d’acide ou de base est ajoutée au système tampon. Si une trop grande quantité d’acide est ajoutée au tampon, ou si la concentration est trop forte, des protons supplémentaires restent libres et le pH chute brutalement. Cet effet démontre le pouvoir tampon de la solution.
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