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efficacité d'une solution tampon

Posté par
parrax
01-01-15 à 16:41

  Bonjour,
  J'ai fait un exercice sur le thème des acides et bases faibles et je voulais avoir votre avis sur mon travail.
  
  "Les biochimistes utilisent fréquemment des solutions tampons pour préparer les milieux de culture cellulaire.  ils les caractérisent par leur pH, mais également par leur "pouvoir tampon", ou buffer capacity. Cette grandeur, notée , est une indication de l'efficacité d'une solution tampon.
  On souhaite comparer deux solutions tampons S1 et S2 de même pH, égal à 5. On ajoute à un volume V de chaque solution une quantité n d'acide fort, puis on mesure le pH final. Les résultats de cette expérience sont rassemblé dans le tableau ci-dessous:

[table]V(mL)n(mmol)pH finalS1S250054,84,610054,03,010024,64,2
[table]

Posté par
parrax
re : efficacité d'une solution tampon 01-01-15 à 16:42

Excusez moi:

"

Posté par
picard
re : efficacité d'une solution tampon 01-01-15 à 17:09

Bonjour Parrax et bonne année.

Votre tableau n'est pas utilisable, c'est vrai que c'est assez pénible à remplir à l'ordi !
Si vous ne vous en sortez pas, faites le "à la main" et scannez l'image.

A plus.

Posté par
parrax
re : efficacité d'une solution tampon 03-01-15 à 19:07

Bonsoir,
Excusez moi de ne me reconnecter que maintenant mais j'ai des problèmes de connection, Je reprend:

" V(mL)   n(mmol)  pH final
                   S1       S2
  500     5        4,8      4,6
  100     5        4,0      3,0
  100     2        4,6      4,2

1)Quelle est la meilleure des solutions tampons? Justifier
2) On propose trois expressions pour la grandeur
1=|pH|  2=n/|pH|  3=n/V/|pH|
pH est la variation de pH (pHfinal-pHinitial) consécutive à l'ajout de la quantité n d'acide fort.
a) Justifier la présence des valeurs absolues dans chaque expression.
b) Proposer une unité pour chacune des grandeurs 1, 2, 3.
c) Calculer les valeurs de 1, 2 et 3 pour chaque solution et pour chaque expérience.

3)a) Au vu des résultats obtenus, quelle expression de semble la plus pertinente pour caractériser la qualité d'une solution tampon?
  b) Justifier ce choix en commentant les différences entre les trois expressions.
  c) Une bonne solution tampon est-elle caractérisée par une grande ou une petite valeur de ?

4) Un expérimentateur recherche une solution dont le pH ne varie pas de plus de 0,5 unités lorsqu'il ajoute 1 mmol d'acide fort à 100 mL de la solution.
  a) Calculer la valeur limite de pour qu'il en soit ainsi.
  b) S'agit-il d'un maximum ou d'un minimum?"

Voilà ce que j'ai répondu:

1) La meilleure des solutions tampon est celle dont le pH varie le moins suite à l'addition d'acide fort. Il s'agit de la solution S1.
2) a) Suite à l'ajout d'acide, le pH diminue, la variation de pH est donc négative. On utilise des valeurs absolues pour que soit positif.
   b) On sait que le pH n'a pas d'unité, que la grandeur n s'exprime en mmol et la grandeur V en mL.
      On en déduit que 1 n'a pas d'unité, que 2 s'exprime en mmol et 3 en mol.L^-1
c) 1ère expérience
solution 1
1=|5-4,8|=|0,2|=0,2
2=5/0,2=25mmol
3=5/500/0,2=0,05mol.L^-1

solution 2
1=|5-4,0|=|0,4|=0,4
2=5/0,4=13 mmol
3=5/500/0,4=0,03 mol.L^-1

2ème expérience
solution 1
1=|5-4,0|=|1|=1
2=5/1=5
3=5/100/1=0,05mol.L^-1

solution 2
1=|5-3,0|=|2|=2
2=5/2=2,5 mmol
3=5/100/2=0,03 mol.L^-1

3ème expérience
solution 1
1=|5-4,6|=|0,4|=0,4
2=2/0,4=5 mmol      
3=2/100/0,4=0,05mol.L^-1

solution 2
1=|5-4,2|=|0,8|=0,8
2=2/0,8=2,5mmol
3=2/100/0,8=0,03mol.L^-1

3) a) La seule expression qui conduit à une unique valeur par solution quelle que soit l'expérience est l'expression 3.
   b) Quelle que soit la solution tampon, la variation du pH est d'autant plus importante que la quantité d'acide apportée est grande et que le volume de la solution tampon est petit. Pour caractériser une solution tampon, il faut donc rapporter la variation de pH à la quantité d'acide introduite et au volume de solution tampon.
   c) Une bonne solution tampon est une solution dont le pH varie peu pour une grande valeur de n et une faible valeur de V. Cela nécessite une grande valeur de .

4)a) Pour une quantité d'1 mmol d'acide fort et un volume de 100 mL la solution doit vérifier |pH|<0,5
On a 1/|pH|>1/0,53>n/V/0,5
On a 3>1/100/0,5
     3>0,02 mol.L^-1
  b) On a 3>0,02 mol.L^-1. Cette valeur est minimale.

Qu'en pensez vous?
Merci
    

Posté par
picard
re : efficacité d'une solution tampon 05-01-15 à 11:37

Rien à dire, c'est du très bon travail !

Au revoir.



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