Qu'est-ce qu'un agent tampon?
En chimie acide-base, un agent tampon est une substance qui peut être utilisée pour maintenir une solution à un pH ou à un niveau constant d’acidité-alcalinité. Les acides en solution aqueuse fournissent des ions hydronium (H 3 O + ), tandis que les alcalis fournissent des ions hydroxydes (OH - ). Le pH de la solution est une mesure des concentrations relatives de ces ions. Une solution contenant un agent tampon peut, jusqu’à un certain point, absorber les ions supplémentaires d’hydronium ou d’hydroxyde qui sont introduits lorsqu’un acide ou une base est ajouté sans aucune modification du rapport H 3 O + / OH - , et donc sans modification du pH. . Les tampons naturels se trouvent dans les systèmes biologiques et les agents tampons ont de nombreuses utilisations en chimie et dans l'industrie.
Lorsqu'un acide est dissous dans l'eau, il s'ionise - dans une mesure plus ou moins grande - en ions H + et en anions chargés négativement. Les ions H + se combinent avec l’eau pour former des ions hydronium (H 3 O + ) et l’anion négatif est appelé base conjuguée. L'acide chlorhydrique aqueux, par exemple, forme des ions hydronium et la base conjuguée est l'ion chlorure: HCl + H 2 O →
Un mélange contenant un sel d'un acide faible avec l'acide dont il est dérivé peut souvent être utilisé comme agent tampon acide; le sel assure un approvisionnement abondant en base conjuguée de l'acide. Les acides forts et leurs sels ne sont pas utiles en tant qu'agents tampons, car ils doivent être présents en grande quantité sous forme non ionisée et que le pH, dans tous les cas, doit généralement être maintenu à un niveau presque neutre ou constant. seulement valeur modérément acide ou alcaline. De la même manière, un agent tampon alcalin implique généralement un sel d'un alcali faible avec l'alcalin lui-même.
Un exemple simple de solution tampon acide est une solution aqueuse d'acide acétique et d'acétate de sodium. L'acide acétique est un acide faible, de sorte que la majeure partie ne sera pas ionisée. Lors de l'ajout d'un acide, les ions hydronium supplémentaires réagiront avec les ions acétate de l'acétate de sodium, formant ainsi plus d'acide acétique, qui restera en grande partie non ionisé et n'aura donc pas beaucoup d'effet sur le pH. Quand un alcali est ajouté, les ions hydroxyde (OH - ) supplémentaires réagissent avec l'acide acétique pour former des ions acétate et de l'eau, et avec la plus petite quantité d'ions hydronium pour former plus d'eau, avec encore peu d'effet sur le pH.
Les organismes vivants utilisent des agents tampons dans un certain nombre de rôles. Par exemple, le pH du sang doit être maintenu proche de 7,4 - légèrement du côté alcalin du neutre. Étant donné qu'une grande variété de produits chimiques d'acidité et d'alcalinité variables peuvent pénétrer dans le sang des aliments ingérés, un agent tampon est nécessaire pour garantir le maintien de cette valeur. Ceci est réalisé par une combinaison d'ions acide carbonique (H 2 CO 3 ) et hydrogénocarbonate (HCO 3 - ).
Les agents tampons sont largement utilisés dans l'industrie et dans de nombreux produits courants. Ils sont utilisés dans les détergents, les aliments et dans les brasseries pour que le pH reste dans la plage requise par les levures responsables de la fermentation. Le shampooing fonctionne mieux lorsqu'il est légèrement acide et contient généralement un agent tampon pour prévenir la perte d'acidité pendant l'utilisation. Les tampons sont également très utilisés en biologie et en biochimie. Les tampons de Good, développés dans les années 1960 par NE Good, sont un groupe de tampons soigneusement conçus pour ne pas interférer avec les réactions biologiques.