Solutions tampons de ph (2 ème partie)

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1 Résumé (1 ère partie) Solution tampon de ph = Solution aqueuse constituée d un mélange d un acide faible + sa base conjuguée (ou l inverse) ܝܙ ܛ ܕܚܗ ܕܚܗ ܗܔ ۹ ܘ ۶ ܘ l ajout de petites quantités d acide ou de base. la dilution. Capacité tampon : [pka-1 ; pka+1] Pouvoir tampon : Augmente avec Ct (la molarité du tampon) Maximal à x = 50% (à ph = pka) Solutions tampons de ph (2 ème partie) Préparation des solutions tampons Applications Constantine

2 Préparation des solutions tampons Exemple : Préparation de 100ml d une solution tampon décimolaire ph=4 Constantine

3 Préparation d une solution tampon 1 Choix du couple Acide/Base ph (tampon) [pka-1 ; pka+1] ph (tampon) pka (couple A/B) Ex : pka (AH/A - ) = 3 Capacité tampon = [2 ; 4] [2-2,1-2, ,8-2, ,1-3, ,8-3,9-4] β pka-1 pka pka+1 Préparation de 100ml d une solution tampon décimolaire ph=4 1 Choix du couple acide/base conjugués Couples pka Capacité tampon CH 3 COOH/CH 3 COONa 4, HCOOH/HCOONa 3, NH 3 /NH 4 Cl ph [pka-1 ; pka+1] CH 3 COOH/CH 3 COONa HCOOH/HCOONa ph (tampon) pka (couple A/B) HCOOH/HCOONa Constantine

4 ۱۶ ۶ ۱ 4 3,75 4,75 5,75 ۱ ۱۶ ph ۶ ۶۱ 4 2,75 3,75 4,75 ۶۱ ph 4 ۶ ۼ 8,25 9,25 10,25 ۶ ۼ ph Préparation d une solution tampon 1 Choix du couple Acide/Base ph [pka-1 ; pka+1] ph (tampon) pka (couple A/B) 2 Concentrations AH + A - = C t = 0,1 à 1M Constantine

5 Préparation de 100ml d une solution tampon décimolaire ph=4 2 Concentrations ph = pk ୟ + log A AH A AH = 10ሺ୮ ୮୩ୟሻ A AH = 10ሺ୮ ୮୩ୟሻ = 10 ସ ଷǡହ = 10 ǡଶହ = 1,778 C ୲ = AH + A = 0,1 M A AH = 1,778 A =, ૠૠૡ AH + A = 0,1 ǡૠૠૡ Ͳǡͳ ʹǡͺ AH = 0,1 = 0,1 ۶ ۯ ۻ ǡ = 2,778 ۯ ۻ ǡ = 1,778 AH = ۻ =, ۶۱ ۻ =, ۶ ۶۱ = tampon Solution Constantine

6 Préparation d une solution tampon 1 Choix du couple Acide/Base ph [pka-1 ; pka+1] ph (tampon) pka (couple A/B) 2 Concentrations AH + A - = C t = 0,1 à 1M 3 Méthode de préparation Mélange Acide + Base Neutralisation partielle de l acide ou de la base Préparation de 100ml d une solution tampon décimolaire ph=4 3 Méthode de préparation ۻ ǡ ۶۱ ۻ ǡ ۶ ۶۱ = tampon Solution 50 ml 50 ml Acide ۻ ǡૠ ۶ ۶۱ Base conjuguée ۻǡૡ ሿ ሾ۶۱ 100 ml solution tampon Constantine

7 Base ۻ ǫ = [NaOH] V =? Acide ۻ ǫ = [HCl] V =? 100 ml 100 ml Acide solution tampon Base conjuguée solution tampon HCOOH + HO HCOO + H ଶ O ܜ n n ష 0 ܜ n n ష 0 n ష Pour préparer 100 ml d une solution tampon décimolaire ۻ ǡ ሿ ሾ۶۱ ۻ ǡ ۶ ۶۱ = n ష ǡ = n n ష ǡ ܛ ܔܗ ܕ ǡ ష ۶ ܖ n n ష ǡ ܛ ܔܗ ܕ ǡ ۶ ۯ ܖ = n ǡ ǡ ǡ Constantine

8 HCOOH + HO HCOO + H ଶ O ܜ ܛ ܔܗ ܕ ǡ ܛ ܔܗ ܕ ǡ 0 ܜ 0 ܛ ܔܗ ܕ ǡ ܛ ܔܗ ܕ ǡ M(AH) = n V V = 50 ml M(AH) = 0,01 ۻ ǡ = 0,05 M(HO ) = n V V = 50 ml M(HO ) = 0,0064 ۻ ǡૡ = 0,05 Pseudo-tampon (= faux tampons = tampons partiels) Solution tampon de ph ph constant + Acide ou Base Dilution Pseudo tampon Tampon à la neutralisation : AF(pH <3) ou BF(pH >11) Pseudo tampon Tampon à la dilution : Ampholyte Constantine

9 Tampon à la neutralisation = AF ou BF Exemple : Solution d acide fort 10-2 M > ph = 2.00 Effet de l addition d une base Effet de la dilution On neutralise 10% de l acidité par une base forte Il reste [H 3 O + ] = M ph = 2.04 ph = 0.04 On dilue au 1/10 ème [H 3 O + ] = 10-3 M ph = 3 ph = 1 ph Courbe de titrage d un acide fort par une base forte 10 ml d acide chlorhydrique par 20 ml de NaOH (0,1 M) ሻܔ ܕ ሺ ܛ Constantine

10 Tampon à la dilution = Ampholyte Pour les solutions ampholytes: ph = 1 2 pk ୟଵ + pk ୟଶ Ainsi la dilution qui modifie la concentration ne modifie en rien le ph mais l ajout de base ou d acide fait varier très fortement le ph. Figure ( ) Dosage de 10mL de CO 3 2- par 20mL de HCl (0.1 mol/l) Constantine

11 APPLICATIONS 1- En industrie pharmaceutique A- 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 séparation des éléments minéraux par précipitation. Ex: précipitation sélective : Séparation du Zn 2+ des autres cations du groupe III (Co, Ni) : On utilise un tampon formique afin de maintenir le ph à 2: valeur à laquelle seule le zinc précipite. Constantine

12 2- Analyse quantitative : Les dosages compléxométriques : dosage du Mg 2+ par l EDTA: on utilise le tampon ammoniacal NH 3 /NH 4 Cl pour : Augmenter la stabilité du complexe et Empêcher la précipitation des ions Mg 2+ sous formes d hydroxydes Électrophorèse, Extraction, Chromatographie Réaction de dosage : Mg ଶ + Na ଶ H ଶ Y Rendre la réaction totale 2Na + ۶ + MgY ଶ + HO - Si ph > 11 Mg ଶ + 2 HO Mg(OH) ଶ Utiliser une solution tampon ph = 10 (le tampon ammoniacal) Constantine

13 Chromatographie ph = 3,0 Formulation des médicaments Le ph joue un rôle important dans la fabrication des médicaments : 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. Constantine

14 Tableau (01): exemples de médicaments contenants des systèmes tampons. Formes galéniques Exemples Tampon Préparation injectables Formes sèches Préparations ophtalmiques Crèmes et pommades Cardiotoniques (adrénaline). Antiacides Antiinflammatoires (aspirine). Mydriatiques. Tampon acétique, tartrates, carbonates MgCO 3 ; NaHCO 3 ; aminoacétate. Acide borique, phosphates isotonique. Citrates, acétates. En biologie ph du sang Réactions ph dépendantes Dosage de paramètres biochimiques sensibles aux variation du ph Le ph du sang humain doit être fixé dans un domaine relativement étroit autour de ph = 7,4 afin d'assurer la survie cellulaire. Il peut être maintenu dans ces limites grâce à des systèmes tampon Hb oxydé/hb réduite Système phosphate (HPO 4 2- /H 2 PO 4- ) protéines/ protéinates Système bicarbonate (HCO 3- ) / acide carbonique (H 2 CO 3 ) Plusieurs réactions chimiques requièrent un ph constant. Ex : L hydrolyse des protéines Le dosage doit se faire en milieu tamponné afin de ne pas dénaturer le paramètre et de satisfaire à la stabilité du réactif adapté. Exemples: Tampon TRIS-EDTA pour le dosage de la G6PD. Tampon VERONAL pour l électrophorèse des protéines. Tampon Acétate pour le dosage de la céruloplasmine. Constantine

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