Solutions tampons résister aux changements de pH. Dans un (unbuffered) solution normale, l'introduction de quelques gouttes d'acide ou de base pourrait considérablement modifier le pH. Ajout de seulement 1 oz de concentré (31 pour cent) d'acide chlorhydrique dans un litre d'eau, par exemple, modifierait le pH de l'eau de 7 à moins de 1. Ajouter la même quantité d'acide à une solution tampon, par comparaison, serait susceptible d'abaisser le pH par seulement quelques dixièmes d'une unité de pH. Comprendre le mécanisme exact par lequel tampons fonction nécessite une compréhension de base de la chimie acide-base.
pH
Le pH est une échelle de 0 à 14, qui mesure l'acidité ou la basicité d'une solution à base d'eau. Un pH inférieur à 7 indique une solution acide; un pH supérieur à 7 indique une solution de base; et un pH de 7 indique exactement une solution neutre.
Chimie acide-base
Acides libèrent des protons (H?) Dans la solution, et les bases créent ou libèrent des ions hydroxyde (OH?). Les acides et les bases sont en outre caractérisés comme étant forte ou faible. Un acide fort se divise en ses ions respectifs dans un processus dénommé «dissociation» et le fait complètement. acide chlorhydrique (HCl), par exemple, se dissocie en protons et des ions chlorure (Cl?). "Complete" dissociation signifie que chaque molécule HCl se brise.
Un acide faible se dissocie également, mais le processus est incomplet. l'acide acétique (CH? COOH), par exemple, se dissocie partiellement en protons et des ions acétate (CH? COO?), qui représentent la "base conjuguée" de l'acide acétique. Parce que l'acide acétique est un "faible" d'acide, seul un faible pourcentage de l'acide acétique à des molécules se dissocient.
Solutions tampons
Les solutions tampons résister aux changements de leur pH, même lorsqu'on utilise des acides forts ou des bases sont ajoutées à la solution tampon. Chimiquement, un tampon est une combinaison d'un acide faible et sa base conjuguée ou une base faible et de son acide conjugué. Un exemple serait l'acide acétique combiné avec un composé acétate soluble dans l'eau tel que l'acétate de sodium (CH-COONa). Cette combinaison crée un système d'équilibre dans lequel l'acide acétique, les protons et les ions d'acétate sont présents simultanément dans la même solution.
Principe de Lechatelier
principe stipule que Lechatelier de toute contrainte placée sur un système à l'équilibre se traduira par le système de réglage pour atténuer le stress. Ainsi, l'introduction d'un quelconque composé qui consomme de l'un des produits de la réaction d'équilibre se traduira par la production de produits additionnels (dans ce cas, de l'acide acétique) en consommant des réactifs (les protons et les ions acétate). Ou bien, un composé qui introduit des produits supplémentaires se traduira par la production de plus réactif (en consommant des produits).
Buffer + base
Quand une base est introduite dans une solution tampon, il va réagir avec les espèces les plus acide, ce qui est le proton (H?). Ainsi, si l'hydroxyde de sodium (NaOH) ont été introduits dans le tampon acétate / acide acétique de sodium décrit précédemment, puis l'hydroxyde et du proton réagiraient à devenir de l'eau (à savoir, l'acide et la base se neutraliser les uns les autres).
L'équilibre répondra en générant acide supplémentaire en consommant produit supplémentaire. Autrement dit, plus CH? COOH molécules vont libérer un proton en solution pour remplacer les protons consommés par la base. Ce processus se poursuivra comme plus base est ajoutée, jusqu'au point où aucune des molécules d'acide acétique plus restent. Cette limite est appelée la «capacité tampon» de la solution. base supplémentaire ajouté au-delà de ce point sera alors modifier radicalement le pH de la solution.