Matériel de solution tampon: principes, types, exemples de problèmes

L'un des matériaux discutés en chimie est une solution tampon qui joue un rôle important dans la stabilisation du pH, à la fois dans le corps et dans certaines réactions chimiques. Cette solution est également appelée tampon ou solution tampon.

Les solutions tampons sont souvent incorporées dans des produits utilisés dans la vie de tous les jours. Un exemple simple est celui des gouttes ophtalmiques qui ne provoquent pas de sensation de picotement lorsqu'elles tombent dans l'œil. Comment est-ce arrivé? Ce qui suit est une description détaillée de la solution tampon.

Définition de la solution tampon

Une solution tampon est une solution qui ne modifie pas du tout le niveau de pH lorsqu'elle est ajoutée l'eau et subit peu de changement lorsqu'il est mélangé avec des acides ou des bases à des concentrations élevées bas.

En d'autres termes, cette solution appelée tampon a un niveau de pH qui a tendance à être stable même si d'autres liquides y sont ajoutés. Par exemple, un tampon avec un pH de 5 restera au même niveau après avoir été mélangé avec de l'eau.

Le tampon avec un pH de 5 ne changera généralement qu'à un niveau de 5,1 ou 4,9 après l'ajout d'une petite quantité de solution acide ou basique. Ainsi, il n'y a pas de changement dans les niveaux de pH pour être trop élevé ou trop bas.

Propriétés de la solution tampon

Un moyen facile d'identifier et de distinguer les tampons des autres types de solutions est de connaître leurs propriétés. Certaines des caractéristiques des tampons incluent :

1. A la capacité de maintenir le pH initial malgré l'ajout d'autres solutions telles que l'eau, des bases fortes ou des acides forts avec certains niveaux ;
2. Peut maintenir le pH initial même si la solution subit un processus de dilution ;
3. Le pouvoir de maintenir le pH sera plus grand s'il a un grand nombre de moles ;
4. Capable de maintenir la valeur de Ka, à la fois à une température qui change fréquemment ou à une température constante.

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Principe de la solution tampon

Veuillez noter que les tampons sont classés en 2 types, à savoir les solutions acides et basiques. Qu'est-ce que ça veut dire?

• Le tampon acide est un type de solution fabriquée à partir d'un mélange d'acide faible et de sa base conjuguée afin qu'il soit efficace pour maintenir le pH initial dans des conditions acides;
  Un exemple de tampon acide est CH₃COOH et CH₃ROUCOULER^– ou CH₃COOH et CH₃COONa, HF et NaF ainsi que NaH₂Bon de commande₄ et NaHPO₄.
• Le tampon de base est un type de solution qui provient d'une base faible et de son acide conjugué qui est mélangé de manière à pouvoir maintenir le pH initial dans des conditions alcalines.
  Un exemple de tampon de base est N₂H₄ et n₂H₅⁺ ainsi que NH₃ et NH₄⁺.

Les acides et les bases mélangés avec leurs conjugués respectifs donneront lieu à un équilibre ionique dans l'eau. En conséquence, la solution tampon est capable de maintenir le pH dans une certaine plage sans trop changer.

Alors, comment ça marche? Voici une illustration simple pour clarifier:

• Si le mélange de bases faibles (NH₄OH) et son acide conjugué sont ajoutés à une petite quantité de base, une réaction se produira par l'ion OH.^– et les ions positifs de l'acide conjugué (NH₄⁺);
• Si le mélange d'acides faibles (CH₃COOH) et sa base conjuguée (CH₃ROUCOULER^–) est ajouté à une quantité relativement faible de solution acide, une réaction se produit entre les ions H .⁺ et les ions négatifs de la base conjuguée (CH₃ROUCOULER^–).

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Fonction de solution tampon

Dans la vie de tous les jours, les tampons ont des utilisations très importantes pour les humains et les plantes. Quelles sont les fonctions visées ?

• Pour les plantes, des tampons sont utilisés pour équilibrer les niveaux de pH dans les plantes cultivées à l'aide d'un système hydroponique. Des niveaux de pH équilibrés auront un bon effet sur le développement des plantes ;
• Pour les humains, les tampons jouent un rôle dans le maintien du pH sanguin inchangé. Le niveau de pH dans le sang est maintenu correctement afin que les processus métaboliques dans le corps se déroulent sans heurts. Les types sont le tampon hémoglobine, le tampon phosphate et le tampon carbonate ;
• Pour les humains, les tampons ont encore une autre fonction, à savoir maintenir un niveau de pH constant dans la bouche afin qu'il ne provoque pas de carie dentaire. La solution pour maintenir le pH est libérée par la salive afin que l'acide des aliments qui pénètre dans la bouche puisse être neutralisé.

Capacité de la solution tampon

En effet, la solution tampon a une capacité également appelée intensité tampon ou indice tampon. La capacité tampon est une mesure qui montre la capacité du tampon à maintenir un niveau de pH constant lorsqu'il est mélangé avec une base forte ou un acide fort.

L'intensité du tampon est fortement influencée par la quantité de contenu des bases ou des acides dans chaque solution. La solution tampon qui a la plus grande capacité est la solution qui contient de grandes quantités d'acides ou de sels.

Par exemple CH₃COOH et CH₃COONa représentait une capacité supérieure de 2 moles à la combinaison de CH₃COOH et CH₃COONa qui ne représente que 1 mole.

Pendant ce temps, si le contenu est petit, la capacité de la mémoire tampon est également petite. Un indice de tampon avec un niveau élevé fonctionnera plus efficacement pour neutraliser les acides ou les bases avant qu'un changement significatif du pH ne se produise.

De plus, la capacité tampon est également affectée par le rapport du nombre de moles d'acide-sel ou de base-sel. Une grande comparaison, bien sûr, produit un tampon dont l'intensité est également grande.

Par exemple CH₃COOH et CH₃COONa dont le rapport est de 1:1 (la valeur est égale à 1) est supérieur à CH₃COOH et CH₃COONa dont le rapport est de 1:2 (la valeur devient 0,5).

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Formule de solution tampon

Comment les tampons sont-ils calculés? Il y a une formule qui doit être appliquée pour effectuer ces calculs. La formule est divisée en deux, à savoir un tampon acide spécial et un tampon alcalin.

Tout d'abord, la formule de la solution tampon acide est la suivante :

Deuxièmement, la formule d'une solution tampon alcaline est :

Exemples de problèmes de solution tampon et leur discussion

Voici un exemple de question pour affiner votre compréhension des tampons :

1. Solution CH₃COOH 0,1 M, Ka (10-5) jusqu'à 200 ml ont été ajoutés à la solution de CH .₃Aussi 200 ml de COONa 0,1 M, alors quel est le pH du mélange ?

2. solution de NH.₃ 0,1 M Ko (10^-5) jusqu'à 400 ml mélangés à une solution de NH₄Cl 0,1 M jusqu'à 200 ml. Déterminez le pH du mélange qui apparaît à cause du mélange !

Conclusion

Le tampon est une solution capable de maintenir le niveau de pH initial dans une certaine plage après avoir été ajoutée avec une petite quantité de solution acide ou basique. Il en existe 2 types, à savoir un tampon acide à partir d'un acide faible et de son sel et un tampon alcalin à partir d'une base faible et de son sel.

Il est important de se renseigner sur les solutions tampons qui ont une fonction dans la vie. Non seulement comprendre le principe de fonctionnement, mais aussi connaître le pH du mélange du tampon qui a été formé et la réaction acide-base pour former un tampon.