Les solutions tampons sont l'un des principaux types de réactifs chimiques utilisés dans la recherche chimique, la recherche biologique et l'industrie. Leur utilité provient principalement de leur capacité à résister aux changements de pH. Si vous avez fait attention dans la classe de science, vous pouvez rappeler que le pH est une unité de l'acidité d'une solution. Pour les besoins de cette discussion, l'acidité peut être définie comme la concentration d'ions hydrogène (H +) en solution. L'acidité d'une solution influe sur les réactions et sur leur rapidité. La capacité de contrôler le pH est cruciale pour mener à bien un grand nombre de réactions chimiques, et les solutions tampons ont donc un grand nombre d'applications. Mais d'abord, il est important de comprendre comment fonctionnent les solutions tampon.

Bases d'acides et de conjugués

Les solutions tampons sont généralement une combinaison d'un acide et de sa base conjuguée. Comme nous l'avons appris plus haut, l'acidité peut être définie comme la concentration d'ions H + en solution. Par conséquent, les acides sont des composés qui libèrent des ions H + en solution. Si les acides augmentent la concentration de H +, il s'ensuit que les opposés, les bases, réduisent la concentration de H +.

Lorsqu'un acide perd un H +, il crée une base conjuguée. Ceci est mieux illustré en prenant un exemple, tel que CH3COOH (acide acétique). Lorsque CH3COOH agit comme un acide, il se dissocie en H + et CH3COO- (acétate). CH3COO- est une base, car il peut accepter H + pour créer de l'acide acétique. Il s'agit donc de la base conjuguée de l'acide acétique, ou de la base produite lorsque l'acide acétique libère un ion H +. Ce concept semble compliqué au début, mais soyez assuré qu'il n'est pas difficile de choisir des bases conjuguées dans les réactions réelles. C'est essentiellement ce qui reste de l'acide après la libération d'un ion H +.

Le principe de Le Chatelier et les tampons

Les réactions chimiques sont réversibles. Prenant notre réaction d'en haut comme exemple,

CH3COOH ----- > CH3COO- et H +
De même, si plus de produit est ajouté, plus de matière de départ se formera. Lorsque le CH3COOH se forme, H + est éliminé de la solution lorsqu'il se lie à CH3COO-, et ainsi l'acidité de la solution n'augmente pas. Le même principe général s'applique si une base est ajoutée, plus de H + est libéré et le pH de la solution est inchangé. C'est la méthode par laquelle une solution tampon, ou une combinaison d'un acide et de sa base conjuguée, peut résister aux changements de pH.

Applications de solutions tampons

Votre corps utilise des tampons pour maintenir un pH sanguin de 7,35-7,45, et aussi dans un nombre massif de réactions biochimiques impliquant des enzymes. Les enzymes sont des composés très complexes nécessitant souvent des niveaux de pH précis afin de réagir correctement, un rôle rempli par les tampons organiques produits par votre corps. Pour cette même raison, les tampons sont vitaux pour un biologiste ou un chimiste effectuant des expériences dans le laboratoire. Un certain pH sera souvent nécessaire pour que le processus étudié puisse se produire, et les solutions tampons sont le seul moyen de garantir ces conditions.

Les solutions tampons sont également largement utilisées dans l'industrie. Les processus industriels nécessitant des solutions tampons comprennent la fermentation, le contrôle des procédés de coloration et la fabrication de produits pharmaceutiques.