À quoi sert ce calculateur
Un tampon résiste aux variations de pH parce qu'il contient un acide faible (HA) et sa base conjuguée (A⁻) en équilibre. Cet outil vous indique précisément quelle quantité de chaque espèce combiner pour atteindre le pH souhaité, à une concentration totale et un volume donnés. Il fonctionne avec n'importe quel couple acide–base conjugué — acétate, phosphate, Tris, carbonate, citrate et bien d'autres — dès lors que vous connaissez le pKa correspondant.
La formule expliquée
L'équation de Henderson-Hasselbalch s'écrit \( \text{pH} = \text{pKa} + \log_{10}([A^-]/[HA]) \). En la réarrangeant pour isoler le ratio, on obtient \( r = [A^-]/[HA] = 10^{\,\text{pH} - \text{pKa}} \). Une fois \(r\) connu, la concentration totale du tampon \(C\) se répartit de sorte que la fraction de base conjuguée vaut \( r/(1+r) \) et la fraction d'acide \( 1/(1+r) \). En multipliant chaque concentration par le volume cible \(V\), vous obtenez le nombre de moles à peser ou à prélever.
$$\begin{gathered} n_{A^-} = C_{\text{total}} \cdot V \cdot \frac{R}{1+R}, \qquad n_{HA} = C_{\text{total}} \cdot V \cdot \frac{1}{1+R} \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} R &= 10^{\,\text{pH} - \text{pKa}} \\ C_{\text{total}} &= \text{Total Conc (mol/L)} \\ V &= \text{Volume (L)} \end{aligned} \right. \end{gathered}$$
Comment l'utiliser
Saisissez le pH visé, le pKa de l'acide faible, la molarité totale du tampon souhaitée et le volume que vous comptez préparer. Le calculateur renvoie le ratio \( [A^-]/[HA] \), la concentration de chaque composant, les moles requises et le pourcentage du tampon représenté par chaque espèce. Choisissez un pKa situé à environ ±1 unité de pH de votre cible pour garantir un bon pouvoir tampon.
Exemple concret
Supposons que vous vouliez préparer 1 L d'un tampon phosphate 0,1 M à pH 7,4 avec un pKa de 7,21. Le ratio :
$$r = 10^{\,7{,}4 - 7{,}21} = 10^{0{,}19} \approx 1{,}549$$La fraction de base vaut \( 1{,}549/2{,}549 \approx 0{,}6077 \), soit \( [A^-] \approx 0{,}0608\ \text{M}\ (0{,}0608\ \text{mol}) \) et \( [HA] \approx 0{,}0392\ \text{M}\ (0{,}0392\ \text{mol}) \). Dissolvez ces quantités ensemble et complétez jusqu'à 1 L.
FAQ
Quel pKa utiliser pour un acide polyprotique ? Utilisez le pKa le plus proche de votre pH cible. Pour le phosphate autour de pH 7, on retient le pKa2 ≈ 7,21.
L'outil tient-il compte de la force ionique ? Non — il repose sur le comportement idéal de Henderson-Hasselbalch. Pour un travail de précision, vérifiez à l'aide d'un pH-mètre étalonné et ajustez.
Puis-je raisonner en grammes plutôt qu'en moles ? Multipliez les moles affichées par la masse molaire de chaque sel pour obtenir la masse à peser.
