^{Acides, bases et pH - pH des solutions tampons}

• Les diverses théories
• Acides et bases conjugués
• La notion de pH
• Cas de l'eau
• Mesure du pH
• Acides et bases forts
• Acides et bases faibles
• Hydrolyse des sels
• Solutions tampons
• Titrage acide-base
• Constante de dissociation*
• pKa des solutés*
• Calcul du pH*
• pH des acides et bases faibles seuls*
• pH des ampholytes*
• pH des solutions tampons*
• Formules et table pKa*
• Exercices*

HA     +     H2O          H3O+   +      A-
Nous avons [A - ]  Cb    et   [HA]    Ca     donc

donc pH = pK_a + log (C_b / C_a)

Variation du pH d'une solution tampon

Le log de la fraction varie peu si on varie les concentrations C_a et C_b :

Soit une mélange équimolaire de NH₄⁺ et de NH₃

• Le calcul du pH du mélange tampon est le suivant : pH = 9,2 + log 1 = 9,2
  A ce point particulier, nous avons donc pH = pK_a

Une adjonction accidentelle (ou non) d'une petite quantité de H₃O⁺ ou de OH ^- ne modifie guère la valeur du pH:

• Par exemple, si on ajoute 10% de OH^- au mélange (ce qui est déjà beaucoup) le pH varie de moins d'un dixième d'unité): pH = 9,2 + log (110/90) = 9,287

Les tampons sont donc utilisés comme stabilisateurs de pH (certaines réactions doivent se dérouler à un pH déterminé), et comme étalon de pH (étalonnage des pH-mètres). Ils ont aussi une grande importance biologique, le bon fonctionnement de l'organisme dépend d'un pH stable (le pH du sang ne doit pas varier de plus de quelques dixièmes d'unités pH.

Exercices                                              

Exercice 1: Calculer le pH d'une solution contenant 0,1 mol/L d'acide acétique et 0,01 mol/L d'acétate de sodium  dans un litre. (Ka de la paire CH₃COOH/CH₃COO^- est de 1,74 · 10^-5)    

Exercice 2: Calculer le pH d'une solution contenant 0,1 M de NH₃ et 0,01 mol/L de NH₄Cl dans 3 litres. (Ka de la paire NH₄⁺/NH₃  est de 6 ·10^-10)   

Exercice 3: On prépare une solution tampon en mettant dans un bécher 50 ml de NH₃ 1mol/L et 50 ml de NH₄Cl 1mol/L (le pKa de la paire NH₄⁺/NH₃ est de 9,26).
a) Calculer le pH de cette solution
b) On ajoute à cette solution 150 ml de NaOH  0,1M. Quel est le pH obtenu?   

Exercice 4: On titre 25.00 mL de HF 0.100 mol/L par NaOH 0.1 mol/L. Quel sera le pH de la solution après l'ajout de 23 mL de NaOH?   

Exercice 5: Une solution tampon est obtenue en mettant dans un récipient 15.0 g d'hypochlorite de potassium et 50.0 mL d'une solution d'acide hypochloreux 1.000 mol/L puis en complétant ensuite à 500 mL. Déterminer le pH de la solution obtenue.