Fiche 17 • Solutions tampon
39
L’addition de 3 moles de soude par mole d’acide phosphorique permet de neutraliser
les trois fonctions acides ; on obtient successivement les trois ions H 2 PO 4
– , HPO 4
2– et
PO 4
3– . Au niveau de chaque demi–titration, c’est-à-dire après l’addition de 0,5, 1,5 et
2,5 moles de soude par mole d’acide phosphorique, le pH devient respectivement égal
à pK a1 ([H 3 PO 4 ] = [H 2 PO 4
– ]), pK a2 ([H 2 PO 4
– ] = [HPO 4
2– ]) puis pK a3 ([HPO 4
2– ] = [PO 4
3– ]).
Chacune des trois titrations détermine une zone tampon autour de chacun des trois pK a .
3. EXEMPLES DE COMPOSITION DE TAMPONS PHOSPHATE
• Tampon phosphate 0,05 mol L –1 , pH 7,2 :
pH 7,2 correspond au point de demi–neutralisation de la deuxième fonction acide de
l’acide phosphorique (pK a2 ). Les espèces ioniques en présence sont H 2 PO 4
– et HPO 4
2– ,
à concentrations égales. La concentration totale du phosphate étant 0,05 mol L –1 , les
deux espèces ioniques sont chacune à la concentration de 0,025 mol L –1 . La préparation
d’un litre de tampon phosphate de sodium 0,05 mol L –1 pH 7,2 nécessitera 0,025 mole de
NaH 2 PO 4 et 0,025 mole de Na 2 HPO 4 .
• Tampon phosphate 0,045 mol L –1 , pH 7,5 :
comme 7,5 – 7,2 = 0,3 < 1, ce pH est compris dans la zone tampon de la deuxième fonction
acide de l’acide phosphorique. Pour connaître les proportions des deux espèces ioniques
H 2 PO 4
– et HPO 4
2– , on utilise l’équation de Henderson-Hasselbalch (Fiche 16) :
pH pK
A
HA
HPO
H PO
a
=
+
[ ]
[
]
=
+
[
−
−
−
log
,
log
[
]
7 2
4
2
2
4 ] ]
log
[
]
,
,
,
HPO
H PO
4
2
2
4
7 5 7 2 0 3
−
−
[
]
=
−
=
;
[
]
[
]
,
HPO
H PO
4
2
2
4
0 3
10
2
−
−
=
=
Les deux espèces ioniques HPO 4
2– et H 2 PO 4
– sont dans le rapport 2 : 1 ; la préparation d’un
litre de tampon phosphate de sodium 0,045 mol L –1 nécessitera 0,03 mole de Na 2 HPO 4
et 0,015 mole de NaH 2 PO 4 .
4. TAMPONS SYNTHÉTIQUES
Les ions phosphate présentent des inconvénients car ils interfèrent avec un grand nombre
de réactions enzymatiques (par exemple, ils inhibent les phosphatases). L’utilisation de
molécules biochimiques (acides carboxyliques, aminoacides, etc.) fait également courir
le risque d’une interférence avec des réactions enzymatiques. Aussi, préfère-t-on souvent
utiliser des tampons synthétiques sans ressemblance structurale avec les molécules biochimiques ; quelques exemples :
Tampon
(acronyme)
Nom complet
Acide
conjugué
Base
conjuguée
pK a
TRIS
Tris(hydroxyméthyl)aminométhane
TRIS-H +
TRIS°
8,1
HEPES
Acide 4-(2-hydroxyéthyl)-1-pipérazine éthane sulfonique
HEPES-H
HEPES –
7,5
TES
Acide N-Tris(hydroxyméthyl)
méthyl-2-aminoéthanesulfonique
TES-H
TES –
7,4
MES
Acide 2-(N-morpholino)éthanesulfonique
MES-H
MES –
6,1
9782100724185-Livre.indb 39
20/05/15 19:11
39
L’addition de 3 moles de soude par mole d’acide phosphorique permet de neutraliser
les trois fonctions acides ; on obtient successivement les trois ions H 2 PO 4
– , HPO 4
2– et
PO 4
3– . Au niveau de chaque demi–titration, c’est-à-dire après l’addition de 0,5, 1,5 et
2,5 moles de soude par mole d’acide phosphorique, le pH devient respectivement égal
à pK a1 ([H 3 PO 4 ] = [H 2 PO 4
– ]), pK a2 ([H 2 PO 4
– ] = [HPO 4
2– ]) puis pK a3 ([HPO 4
2– ] = [PO 4
3– ]).
Chacune des trois titrations détermine une zone tampon autour de chacun des trois pK a .
3. EXEMPLES DE COMPOSITION DE TAMPONS PHOSPHATE
• Tampon phosphate 0,05 mol L –1 , pH 7,2 :
pH 7,2 correspond au point de demi–neutralisation de la deuxième fonction acide de
l’acide phosphorique (pK a2 ). Les espèces ioniques en présence sont H 2 PO 4
– et HPO 4
2– ,
à concentrations égales. La concentration totale du phosphate étant 0,05 mol L –1 , les
deux espèces ioniques sont chacune à la concentration de 0,025 mol L –1 . La préparation
d’un litre de tampon phosphate de sodium 0,05 mol L –1 pH 7,2 nécessitera 0,025 mole de
NaH 2 PO 4 et 0,025 mole de Na 2 HPO 4 .
• Tampon phosphate 0,045 mol L –1 , pH 7,5 :
comme 7,5 – 7,2 = 0,3 < 1, ce pH est compris dans la zone tampon de la deuxième fonction
acide de l’acide phosphorique. Pour connaître les proportions des deux espèces ioniques
H 2 PO 4
– et HPO 4
2– , on utilise l’équation de Henderson-Hasselbalch (Fiche 16) :
pH pK
A
HA
HPO
H PO
a
=
+
[ ]
[
]
=
+
[
−
−
−
log
,
log
[
]
7 2
4
2
2
4 ] ]
log
[
]
,
,
,
HPO
H PO
4
2
2
4
7 5 7 2 0 3
−
−
[
]
=
−
=
;
[
]
[
]
,
HPO
H PO
4
2
2
4
0 3
10
2
−
−
=
=
Les deux espèces ioniques HPO 4
2– et H 2 PO 4
– sont dans le rapport 2 : 1 ; la préparation d’un
litre de tampon phosphate de sodium 0,045 mol L –1 nécessitera 0,03 mole de Na 2 HPO 4
et 0,015 mole de NaH 2 PO 4 .
4. TAMPONS SYNTHÉTIQUES
Les ions phosphate présentent des inconvénients car ils interfèrent avec un grand nombre
de réactions enzymatiques (par exemple, ils inhibent les phosphatases). L’utilisation de
molécules biochimiques (acides carboxyliques, aminoacides, etc.) fait également courir
le risque d’une interférence avec des réactions enzymatiques. Aussi, préfère-t-on souvent
utiliser des tampons synthétiques sans ressemblance structurale avec les molécules biochimiques ; quelques exemples :
Tampon
(acronyme)
Nom complet
Acide
conjugué
Base
conjuguée
pK a
TRIS
Tris(hydroxyméthyl)aminométhane
TRIS-H +
TRIS°
8,1
HEPES
Acide 4-(2-hydroxyéthyl)-1-pipérazine éthane sulfonique
HEPES-H
HEPES –
7,5
TES
Acide N-Tris(hydroxyméthyl)
méthyl-2-aminoéthanesulfonique
TES-H
TES –
7,4
MES
Acide 2-(N-morpholino)éthanesulfonique
MES-H
MES –
6,1
9782100724185-Livre.indb 39
20/05/15 19:11