Un tampon est une solution capable de maintenir son pH après l'ajout de composants acides ou basiques. Il peut neutraliser de faibles quantités d'acide ou de base supplémentaire, maintenant ainsi le pH de la solution relativement constant. Ceci est essentiel pour les procédures et/ou réactions nécessitant des niveaux de pH précis et constants. Les solutions tampons ont une plage de pH fonctionnelle et une capacité qui déterminent la quantité d'acide/base pouvant être neutralisée avant que le pH ne change, ainsi que son amplitude.
Types de solutions tampons :
Les tampons acides et alcalins sont les deux principaux types de solutions tampons pouvant être classés génétiquement.
Tampon acide :
Ces solutions sont utilisées pour maintenir l'acidité d'un environnement acide, comme leur nom l'indique. Un tampon acide est obtenu en combinant un acide faible et son sel avec une base forte pour créer un pH acide. Le pH d'une solution aqueuse contenant une quantité égale d'acide acétique et d'acétate de sodium est de 4,74. Ces solutions ont un pH inférieur à sept et sont composées d'un acide faible et de son sel. Un mélange d'acétate de sodium et d'acide acétique (pH = 4,75) constitue une solution tampon acide.
Tampon alcalin
Ces solutions tampons sont utilisées pour des raisons de simplicité. Un tampon basique, au pH basique, est créé en combinant un acide fort avec une base faible et son sel. Les solutions aqueuses contenant des parts égales d'hydroxyde d'ammonium et de chlorure d'ammonium ont un pH de 9,25. Ces solutions contiennent une base faible et un sel de base faible, et leur pH est supérieur à sept. Une solution tampon alcaline est une combinaison d'hydroxyde d'ammonium et de chlorure d'ammonium (pH = 9,25).
Pour maintenir correctement une plage de pH, un tampon doit contenir une paire acide-base faiblement conjuguée, qui peut être soit un acide faible et sa base conjuguée, soit une base faible et son acide conjugué. Lors de la préparation du tampon, le choix entre les deux sera simplement déterminé par le pH souhaité.
Par exemple, les composés suivants pourraient servir de tampons en solution :
HAC + NaAC → Na+ + H+ + 2AC−
Où : HAC = acide acétique ; NaAC = acétate de sodium.
L’ajout d’une base (NaOH) à ce système entraîne la formation d’un sel et l’absence d’ions H+ ou OH− libres.
HAC + NaAC + NaOH → 2NaAC + H₂O
L’ajout d’un acide (HCl) à ce système entraîne également la formation d’un sel et l’absence d’ions H+ ou OH− libres.
HAC + NaAC + HCl NaCl + 2HAC
Dans les deux cas, la concentration en ions hydrogène reste inchangée. Le tampon absorbe les ions hydrogène ou hydroxyles.
Le pH des tampons peut être déterminé à l’aide de l’équation de Henderson-Hasselbalch.
Utilisations des solutions tampons
• Les solutions tampons sont désignées par différents noms, notamment tampons de pH et tampons d'ions hydrogène.
• Les tampons, tels que le bicarbonate et l'acide carbonique, sont utilisés pour ajuster le pH du sang animal. De plus, les solutions tampons sont utilisées pour maintenir un pH optimal pour l'activité enzymatique dans de nombreux organismes.
• En l'absence de certains tampons, l'action enzymatique peut être ralentie, les caractéristiques enzymatiques perdues ou les enzymes dénaturées. Ce processus de dénaturation peut altérer de manière irréversible la fonction catalytique des enzymes.