résumé (1ère partie) -...

Solutions tampons de pH

Dr. Lalaouna Abd El DjalilLaboratoire de Chimie Analytique LCAConstantine 2012 - 2013 1

Solution tampon de pH =Solution aqueuse constituée d’un mélange d’un acide faible + sa base conjuguée

(ou l’inverse)

l’ajout de petites quantités d’acide ou de base. la dilution.

۶ܘ ൌ ܉۹ܘ ܗܔܕܚܗ ܍ܝܙܑܛ܉܊�܍

ܕܚܗ ܍܌ܑ܋܉�܍

Capacité tampon :

[pKa-1 ; pKa+1]

Pouvoir tampon :

• Augmente avec Ct (la molarité du tampon)

• Maximal à x = 50% (à pH = pKa)

Résumé (1ère partie)

Solutions tampons de pH(2ème partie)

Préparation des solutions tamponsApplications



Préparation des solutionstampons

Exemple :

Préparation de 100ml d’unesolution tampon décimolaire pH=4



Préparation d’une solution tampon

Choix du couple Acide/Base

pH (tampon) ≈ pKa (couple A/B)

1pH (tampon) ∊ [pKa-1 ; pKa+1]

Ex : pKa (AH/A-) = 3

[2 - 2,1 - 2,2 - ... - 2,8 - 2,9 - 3 - 3,1 - 3,2 ... - 3,8 - 3,9 - 4]

Capacité tampon = [2 ; 4]

β

pKa-1 pKa pKa+1

Choix du couple acide/base conjugués

Couples pKa Capacité tampon

CH3COOH/CH3COONa 4,75 3.75 - 5.75

HCOOH/HCOONa 3,75 2.75 - 4.75

NH3/NH4Cl 9.25 8.25 - 9.25

1

pH ∊ [pKa-1 ; pKa+1] CH3COOH/CH3COONa

HCOOH/HCOONa

pH (tampon) ≈ pKa (couple A/B) HCOOH/HCOONa

Préparation de 100ml d’une solution tampon décimolaire pH=4



pH4,75

۱۶۱۶۽۽ ՛՛

3,75 5,75

۱۶۱۽۽ି ↑↑

pH3,75

۶۽۽۶۱ ՛՛

2,75 4,75

ି۽۽۶۱ ↑↑

pH9,25

۶ۼା ↑↑

8,25 10,25

۶ۼ ↑↑

4

4

4




Concentrations AH + A- = Ct = 0,1 à 1M

11

2

pH ∊ [pKa-1 ; pKa+1]



Concentrations2

Aି

AH= 10ሺ୮ୌି୮୩ୟሻpH = pKୟ+ log

Aି

AH

Aି

AH= 10ሺ୮ୌି୮୩ୟሻ= 10ସିଷǡହ = 10ǡଶହ = 1,778

C୲= AH + Aି = 0,1 M


Aି

AH= 1,778

AH + Aି = 0,1

⟹ Aି = ,ૠૠૡ

�� ǡૠૠૡ� ൌ Ͳǡͳ� ǡʹͅ �AH = 0,1 ⟹

۶ۯ =0,1

2,778= ǡۻ�

⟹ ିۯ = 1,778 AH = ǡۻ�

۶۽۽۶۱ = ,ۻ ି۽۽۶۱ = ,ۻSolution tampon =






Concentrations AH + A- = Ct = 0,1 à 1M

Méthode de préparation

MélangeAcide + Base

Neutralisationpartielle del’acide ou de

la base

11

2

3

pH ∊ [pKa-1 ; pKa+1]

Acide Base conjuguée

solution tampon

۶۽۽۶۱ ൌ ǡૠۻ� ሾ۶۱ି۽۽ሿൌ ǡૡۻ

Méthode de préparation3

۶۽۽۶۱ ൌ ǡۻ� ି۽۽۶۱ ൌ ǡۻ�


50 ml 50 ml

100 ml

Solution tampon =



Acide solutiontampon

Base[NaOH] =�ǫۻ

V = ?

100 ml

solutiontampon

Acide[HCl] =�ǫۻ

V = ?

100 ml

Base conjuguée

0nୌ nୌష

nୌ − nୌష 0

ܜ

⇌ܜ

HCOOH + HOି ⟶ HCOOି + HଶO

Pour préparer 100 ml d’une solution tampon décimolaire

۶۽۽۶۱ ൌ ǡۻ�

ሾ۶۱ି۽۽ሿൌ ǡۻ�

=nୌ − nୌష

ǡ

=nୌష

ǡష۽۶ܖ ൌ ǡܕ� ܛ܍ܔܗ

nୌ − nୌష

ǡ=

nୌ − ǡ

ǡൌ ǡ

۶ۯܖ ൌ ǡܕ� ܛ܍ܔܗ

nୌష



0

0

ܜ

⇌ܜ

HCOOH + HOି ⟶ HCOOି + HଶO

ǡܕ� ܕ�ǡܛ܍ܔܗ ܛ܍ܔܗ

ǡܕ� ܕ�ǡܛ܍ܔܗ ܛ܍ܔܗ

M(AH) =n

V ⟹ V = 50 ml ⟹ M(AH) =

0,01

0,05= ǡۻ�

M(HOି) =n

V ⟹ V = 50 ml ⟹ M(HOି) =

0,0064

0,05= ǡૡۻ�

Solution tampon de pH

pHconstant

+ Acide ou Base Dilution

Pseudo tampon Pseudo tamponTampon à la dilution :

AmpholyteTampon à la neutralisation :

AF(pH <3) ou BF(pH >11)

Pseudo-tampon (= faux tampons = tampons partiels)



Tampon à la neutralisation = AF ou BF

On neutralise 10% de l’aciditépar une base forte

Il reste [H3O+] = 9. 10-3 M

pH’ = 2.04

∆ pH = 0.04

Effet de l’addition d’une base Effet de la dilution

Exemple : Solution d’acide fort 10-2 M ------ > pH = 2.00

On dilue au 1/10ème

[H3O+]’ = 10-3 M

pH’ = 3

∆ pH = 1

pH

ܕ�ሺ܍ܛ܉܊܄ ሻܔ

Courbe de titrage d’un acide fort par une base forte10 ml d’acide chlorhydrique par 20 ml de NaOH (0,1 M)



Tampon à la dilution = Ampholyte

Pour les solutions ampholytes:

Ainsi la dilution qui modifie la concentration nemodifie en rien le pH mais l’ajout de base oud’acide fait varier très fortement le pH.

pH =1

2pKୟଵ + pKୟଶ

Figure ( ) Dosage de 10mL de CO32- par 20mL de HCl (0.1 mol/L)



APPLICATIONS

1- En industrie pharmaceutiqueA- Analyse de routine/ recherche.

1- Analyse qualitative.

2- Analyse quantitative.

B- Formulation des médicaments.

2- En biologie.

Analyse de routine et de recherche

1- Analyse qualitative : telle que la séparationdes éléments minéraux par précipitation.

• Ex: précipitation sélective : Séparation duZn2+ des autres cations du groupe III (Co, Ni) :On utilise un tampon formique afin demaintenir le pH à 2: valeur à laquelle seule lezinc précipite.



2- Analyse quantitative :

• Les dosages compléxométriques : dosage duMg2+ par l’EDTA: on utilise le tamponammoniacal NH3/NH4Cl pour :

– Augmenter la stabilité du complexe et

– Empêcher la précipitation des ions Mg2+ sousformes d’hydroxydes

• Électrophorèse, Extraction, Chromatographie

• Réaction de dosage :

+ HO-

Rendre laréaction totale

Mgଶା + 2 HOି ⇌ Mg(OH)ଶ܁

Si pH > 11

Utiliser une solution tampon pH = 10(le tampon ammoniacal)

Mgଶା + NaଶHଶY 2Naା + ۶ା + MgY ଶି



Chromatographie

pH = 3,0

Formulation des médicaments

Le pH joue un rôle important dans la fabrication desmédicaments :

Le médicament doit être :1. Toléré par l’organisme: compatibilité entre son pH et le

pH physiologique.2. Stable: son pH doit permettre sa conservation ainsi que le

maintien de son efficacité et de son activité.

Le tampon doit être :1. Inertes vis-à-vis du PA et des excipients.2. Non toxique.



Tableau (01): exemples de médicaments contenants dessystèmes tampons.

Formes galéniques Exemples Tampon

Préparationinjectables

Cardiotoniques(adrénaline).

Tampon acétique,tartrates, carbonates…

Formes sèches

Antiacides

Anti-inflammatoires

(aspirine).

MgCO3; NaHCO3;aminoacétate.

Préparationsophtalmiques

Mydriatiques.Acide borique,

phosphates isotonique.

Crèmes etpommades

Citrates, acétates.

En biologie

pH du sangRéactions pHdépendantes

Dosage de paramètresbiochimiques sensibles aux

variation du pH

Le pH du sang humain doitêtre fixé dans un domainerelativement étroit autour

de pH = 7,4 afin d'assurer lasurvie cellulaire.

Il peut être maintenu dansces limites grâce à des

systèmes tampon

Hb oxydé/Hb réduite

Système phosphate (HPO42-

/H2PO4-)

protéines/ protéinates

Système bicarbonate (HCO3-) /

acide carbonique (H2CO3)

Plusieurs réactions chimiquesrequièrent un pH constant.

Ex : L’hydrolyse des protéines

Le dosage doit se faire en milieutamponné afin de ne pas

dénaturer le paramètre et desatisfaire à la stabilité du réactif

adapté.

Exemples:

Tampon TRIS-EDTA pour ledosage de la G6PD.

Tampon VERONAL pourl’électrophorèse des

protéines.

Tampon Acétate pour ledosage de la céruloplasmine.

résumé (1ère partie) -...

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