Solutions tampons, diagrammes de prédominance : vrai ou faux et Memory

Une solution tampon contient à la fois les formes \(\mathrm{HA}\) et \(\mathrm{A^-}\).

Vrai — La présence simultanée de l'acide faible et de sa base conjuguée permet d'absorber des H+ ou OH− ajoutés.

Un tampon limite les variations de pH lorsqu'on ajoute des acides ou des bases faibles.

Vrai — Le couple \(\mathrm{HA}/\mathrm{A^-}\) réagit pour neutraliser partiellement les espèces ajoutées, maintenant le pH.

La relation de Henderson–Hasselbalch est \(\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_a+\log\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right)\).

Vrai — Cette formule relie le pH au pKa et au rapport des concentrations de la base et de l'acide conjugué.

Quand \([A^-]=[HA]\), on a \(\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_a\).

Vrai — Si le rapport vaut 1, le terme logarithmique est nul et le pH vaut exactement le pKa.

Si le rapport \([A^-]/[HA]\) augmente, la forme \(\mathrm{A^-}\) devient majoritaire.

Vrai — Un rapport plus grand que 1 signifie plus de base conjuguée que d'acide, donc domination de \(\mathrm{A^-}\).

La capacité tampon dépend de la concentration totale des espèces du couple.

Vrai — Deux solutions avec le même rapport mais des concentrations totales différentes auront des capacités tampons différentes.

Le diagramme de prédominance indique quelle espèce domine selon le pH.

Vrai — Il relie le pH au rapport \([A^-]/[HA]\) et montre les zones où \(\mathrm{HA}\) ou \(\mathrm{A^-}\) prédominent.

Dans l'exemple du cours, pour \(\mathrm{p}K_a=4{,}8\) et \([A^-]/[HA]=10\), le pH est 5{,}8.

Vrai — On applique \(\mathrm{pH}=4{,}8+\log(10)=4{,}8+1=5{,}8\) comme dans l'exemple résolu.

Lire le rapport \([A^-]/[HA]\) permet d'anticiper l'espèce majoritaire à un pH donné.

Vrai — Le rapport dicte le signe du terme logarithmique et donc si le pH est au‑dessus ou au‑dessous du pKa.

Les tampons sont utiles en biologie et industrie pour éviter des dénaturations ou dysfonctionnements liés au pH.

Vrai — Maintenir le pH dans une plage précise prévient des altérations des systèmes biologiques et industriels.

Un tampon empêche toute variation de pH même en cas d'excès important d'un acide fort.

Faux — La capacité tampon est limitée : un fort excès d'acide peut dépasser la capacité et faire varier fortement le pH.

pH et \(\mathrm{p}K_a\) sont toujours équivalents et identiques.

Faux — Ils ne sont égaux que lorsque \([A^-]=[HA]\); en général pH et pKa sont des grandeurs distinctes.

Pour calculer le pH d'un tampon, il suffit de prendre l'inverse du logarithme de \([A^-]/[HA]\).

Faux — L'erreur fréquente est d'inverser le log; il faut ajouter \(\log([A^-]/[HA])\) au \(\mathrm{p}K_a\).

On peut lire le pH directement comme l'axe des concentrations sur un diagramme de prédominance.

Faux — Le diagramme relie pH et rapport \([A^-]/[HA]\); il faut lire la zone de prédominance, pas confondre axes ou unités.

La capacité tampon est indépendante des concentrations totales des espèces.

Faux — Au contraire, une concentration totale plus élevée accroît la capacité tampon pour un même rapport.

Confondre pH et pOH n'affecte pas l'utilisation de la relation de Henderson–Hasselbalch.

Faux — Henderson–Hasselbalch relie pH et pKa; confondre pOH introduit une incohérence et donne un résultat faux.

Si \(\mathrm{pH}>\mathrm{p}K_a\), alors l'acide \(\mathrm{HA}\) prédomine.

Faux — Quand le pH est supérieur au pKa, la base conjuguée \(\mathrm{A^-}\) est majoritaire, pas l'acide.

On peut calculer le rapport \([A^-]/[HA]\) avec des unités différentes sans conversion préalable.

Faux — Le rapport doit être calculé avec des concentrations exprimées dans les mêmes unités pour rester cohérent.

Un jus de citron mélangé à du bicarbonate n'agit jamais comme tampon.

Faux — Le cours donne cet exemple précisément pour montrer qu'un tel mélange peut agir comme tampon atténuant le pH.

À \(\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_a\), une espèce est totalement protonée.

Faux — Au contraire, à \(\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_a\) les formes protonée et déprotonée sont en quantités égales.