À quoi sert ce calculateur
Cet outil prédit l'évolution du pH d'une solution tampon lorsqu'on y ajoute un acide fort ou une base forte. Un tampon résiste aux variations de pH car il contient un acide faible (HA) et sa base conjuguée (A⁻) en quantités comparables. L'ajout d'un acide ou d'une base forte modifie le rapport entre ces deux espèces, et le nouveau pH se calcule à l'aide de l'équation de Henderson-Hasselbalch. Il s'agit d'un outil de chimie universel, valable partout.
Mode d'emploi
Saisissez le pKa du tampon, les moles de base conjuguée (A⁻) et d'acide faible (HA) présentes avant l'ajout, puis indiquez si vous ajoutez un acide fort (H⁺) ou une base forte (OH⁻) ainsi que la quantité de moles concernée. Le calculateur applique le déplacement stœchiométrique et renvoie le nouveau pH ainsi que le pOH. Comme le calcul repose sur un rapport de moles, vous pouvez tout aussi bien saisir des concentrations ou des millimoles, à condition que les deux composants partagent la même unité.
La formule expliquée
L'acide fort réagit avec la base conjuguée : A⁻ + H⁺ → HA ; la base diminue donc et l'acide augmente. La base forte réagit avec l'acide faible : HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O ; l'acide diminue alors et la base augmente. Le nouveau pH s'écrit ensuite :
$$\text{pH} = \text{p}K_a + \log_{10}\!\left(\frac{\text{nouvelles moles de base}}{\text{nouvelles moles d'acide}}\right)$$
On suppose ici que le réactif fort est entièrement consommé et qu'aucun des deux composants du tampon ne s'épuise. Si l'un d'eux vient à manquer, la capacité tampon est dépassée et le résultat n'est plus fiable.
Exemple résolu
Soit un tampon de pKa 4,74 contenant 0,10 mol de HA et 0,10 mol de A⁻. On ajoute 0,02 mol d'acide fort. L'acide passe à 0,12 mol et la base à 0,08 mol. $$\text{pH} = 4{,}74 + \log_{10}\!\left(\frac{0{,}08}{0{,}12}\right) = 4{,}74 + \log_{10}(0{,}6667) = 4{,}74 - 0{,}176 = 4{,}564.$$
FAQ
Pourquoi le pH varie-t-il à peine ? Le logarithme d'un rapport évolue lentement, et c'est précisément ce qui permet aux tampons de stabiliser le pH au voisinage du pKa.
Et si j'ajoute trop d'acide fort ? Si les moles ajoutées atteignent ou dépassent l'un des composants du tampon, ce composant est consommé, le tampon est rompu et le calculateur affiche un avertissement : la solution se comporte alors comme un acide ou une base forte.
Le volume a-t-il une importance ? Non. Comme l'équation utilise un rapport de moles, le volume de dilution commun s'élimine.
