CHIMIE

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COURS
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Équilibres acido-basiques
(*) Une solution d’acide fort ou de base
forte a un pH peu sensible à l’addition
modérée d’ions hydronium ou d’ions
hydroxyde. En revanche, son pH dépend
nettement de la dilution. Une solution
d’acide fort ou de base forte, qui ne remplit
donc qu’une des deux conditions de
définition d’une solution tampon, est un
pseudo-tampon.
(**) De très nombreux milieux biologiques
sont tamponnés. Ainsi, le sang est tamponné
à pH = 7,4 à37 °C par les couples :
H 2PO 4 – /HPO4 2– et CO2/HCO 3 –
(***) dcB =
Lorsqu’une solution contient un acide
faible HA de constante d’acidité K A et sa
base conjuguée A – , l’équation de conservation
de matière :
c = [HA] + [A – ]
se réécrit : c = [HA] .
d’où : [HA] =
et : [A – ] =
= [HA] .
Doc. 23 Concentrations d’un acide
HA et de sa base conjuguée A – dans
une solution en fonction de K A, h
et c.
Plus b est grand, plus le tampon est efficace ; b dépend des espèces acides et basiques
considérées et de leurs concentrations.
4.6.3. Exemple de calcul de pouvoir tampon(*)
Comme cela sera observé lors du titrage d’un acide faible par une base forte ou du
titrage d’une base faible par un acide fort, le mélange d’un acide faible et de sa base
conjuguée constitue une solution tampon (**) . Calculons son pouvoir tampon.
Soit une solution d’un acide faible HA, de concentration apportée c HA et de sa
base conjuguée A – , de concentration apportée c A – telle que :
c HA + c A – = c
Soit K A, la constante d’acidité du couple HA / A – . Ajoutons à un volume V de cette
solution, et sans dilution, une quantité dn B d’hydroxyde de sodium, de telle sorte
que la concentration apportée de base forte soit dc B (***) . Lors de cet ajout, il se
produit la réaction d’équation :
HA + HO – = A – + H2O et de constante K0 (pKe
3 = KA / Ke = 10 –pKA)
Si pK A 10 , la réaction peut alors être considérée comme totale, d’où :
[HA] = c HA – dc B et [A – ] = c A – + dc B
soit : d[HA] = – dc B et d[A – ] = dc B (16.26)
[HA] , [A – ]et[H 3O + ] sont toujours tels que :
K A = , soit ln (K A)=ln [H 3O + ] + ln [A – ] – ln [HA]
En différentiant à température constante cette expression, il vient :
0 = (16.27)
Par définition : pH = – log [H 3O + ] = –
soit : 2,3 . pH = – ln [H 3O + ]
d’où : 2,3 . dpH = – (16.28)
Àl’aide des relations (16.26) et (16.28), la relation (16.27) se réécrit :
2,3 . dpH = dc B
L’expression du pouvoir tampon b se déduit de cette relation :
b =
soit : b = 2,3 .
soit enfin à l’aide des relations établies au document 23 :
b =
(16.29)