Tampons et solutions

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Solution de bromure d'éthidium (5e $\text{mg}$/$\text{ml}$)

Solution CsCl pour l'équilibrage

• 4.1 $\text{g}$ CsCl
• 4 $\text{ml}$ Tampon TE, pH 8,0

CsCl isopropanol saturé

• 37 $\text{g}$ CsCl
• en 41 $\text{ml}$ Dissoudre le tampon TE, pH 8,0
• 100 $\text{ml}$ Isopropanol

Tampon Tris-EDTA (TE) (concentré 10 fois)

• 100 mm Tris¹⁾, pH 8,0
• 10 mm EDTA²⁾

1) Tris : tris (hydroxyméthyl) aminométhane 2) EDTA : acide éthylènediaminetétraacétique

Table des matières

Les solutions tampons contiennent un mélange d'un acide faible et de son conjugué ou de la base correspondante (ou du sel respectif) ou d'une base faible et de son conjugué ou de l'acide correspondant. Les ampholytes (molécules bifonctionnelles) peuvent également servir de tampons. Le facteur déterminant la valeur du pH est le rapport ou l'équilibre de protolyse du couple de tampons.

Ce qui suit s'applique à l'équilibre acido-basique d'un acide HA :

Selon la loi d'action de masse, le dénominateur comprendrait également la concentration de l'eau. Cependant, comme il est très important par rapport aux concentrations en ions de 55,6 mol / l, cela peut être considéré comme constant et, par définition, est converti en constante de dissociation K._s (la constante acide).

La formation donne :

Si l'on forme le logarithme décennal négatif à partir de cela, on obtient :

Avec cette équation - elle s'applique sous l'approximation que les activités des substances correspondent à leurs concentrations en solution - avec un pK connu_s-La valeur pour une certaine valeur de pH détermine le rapport de concentration de l'acide et de la base. Plus les concentrations sont élevées, moins l'effet de l'ajout d'acides ou de bases est important. La quantité de base forte (ou acide) qui peut être absorbée par une solution tampon sans changement significatif de pH est exprimée par la capacité tampon.

Des exemples de solutions tampons sont le tampon acide acétique/acétate ou le tampon ammonium fabriqué à partir d'ions ammonium et d'ammoniac.

Le tampon carbonate (mélange de dioxyde de carbone et d'hydrogénocarbonates) régule le CO₂-Concentration entre l'atmosphère, les océans et la biosphère. C'est aussi la partie principale du tampon sanguin. Cela maintient le pH du sang entre 7,35 et 7,45 et compense les fluctuations causées par le métabolisme. Une valeur de pH inférieure à 7,35 est appelée acidose, au-dessus de 7,45, elle est appelée alcalose. La mort survient à des valeurs de pH inférieures à 6,8 ou supérieures à 8,0.

Lorsqu'on examine un système tampon, il faut faire une distinction entre les systèmes tampons fermés et ouverts. Avec un système tampon fermé (par exemple tampon acide acétique / acétate), les protons (H +) ou les ions hydroxyde (OH -) qui surviennent lors d'une réaction chimique sont capturés par la substance tampon. Ils réagissent à l'acide ou à la base correspondant ou conjugué correspondant du tampon et restent donc dans la solution. Avec un système tampon ouvert (par exemple l'hydrogénocarbonate / CO₂-Système tampon dans les poumons) le système est en communication avec l'environnement. Il est capable de maintenir la valeur de pH appropriée en libérant un composant dans l'environnement, par ex. B. en expirant du CO₂.

amortir sont importants en chimie technique, comme la galvanoplastie ou la photographie analogique, ainsi qu'en analytique.

Les systèmes tampons jouent également un rôle important dans la science du sol, voir zone tampon (science du sol).

Importance dans les sciences de la vie : les tampons sont essentiels pour de nombreux animaux et surtout pour l'organisme humain. Le plasma sanguin humain et de nombreuses enzymes dépendent d'un pH constant. Sans tampon, même les plus petites quantités d'acide - par ex. B. L'acide lactique du métabolisme énergétique - suffisent à paralyser l'organisme, car diverses protéines se dénatureraient et deviendraient ainsi inutilisables.

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Tampons et solutions - Chimie et physique

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PH et pKa

Une fois que vous avez des niveaux de pH ou de pKa, vous saurez quelque chose sur une solution et comment elle se compare à d'autres solutions :

• Plus le pH est bas, plus la concentration en ions hydrogène [H+] est élevée.
• Plus le pKa est bas, plus l'acide est fort et plus sa capacité à donner des protons est grande.
• Le pH dépend de la concentration de la solution. Ceci est important car cela signifie qu'un acide faible peut en fait avoir un pH inférieur à celui d'un acide fort dilué. Par exemple, le vinaigre concentré (acide acétique, un acide faible) peut avoir un pH inférieur à celui d'une solution diluée d'acide chlorhydrique (un acide fort).
• En revanche, la valeur du pKa est constante pour chaque type de molécule. Il n'est pas affecté par la concentration.
• Même un produit chimique normalement considéré comme une base peut avoir une valeur pKa, car les termes "acides" et "bases" font simplement référence au fait qu'une espèce donne (acide) ou élimine des protons (base). Par exemple, si vous avez une base Y avec un pKa de 13, elle captera des protons et formera YH. Cependant, lorsque le pH dépasse 13, YH est déprotoné et devient Y. Puisque Y élimine les protons à un pH supérieur au pH de l'eau neutre (7), il est considéré comme une base.

Tampon (mélange de substances)

Un tampon est un mélange de substances dont le pH change beaucoup moins lorsque des acides ou des bases sont ajoutés que dans les systèmes non tamponnés. Les tampons sont souvent des mélanges d'acides faibles et de leurs bases conjuguées ou de bases faibles avec leurs acides conjugués.

Comparons l'évolution du pH d'un litre d'eau lorsqu'on ajoute 0,1 mole d'acide chlorhydrique et d'un litre de solution tampon acide acétique-acétate lorsqu'on ajoute la même quantité de substance.

0,1 mol d'acide chlorhydrique dans 1L d'eau	0,1 mol d'acide chlorhydrique dans 1L de tampon acétate d'acide acétique
Le pH passe de pH = 7 à pH = 1 $ Rightarrow $ Gros changement de pH	La valeur du pH passe de pH = 4,5 à pH = 4,7 $ Rightarrow $ pratiquement aucun changement de pH

La valeur du pH reste relativement stable avec les solutions tampons. Cela signifie que l'effet des acides ou des bases est affaibli par le tampon. Pour qu'un tampon puisse maintenir le pH constant, il doit réagir lui-même avec les acides ou les bases.
Regardons de plus près le tampon acétate d'acide acétique. Ici l'acide acétique (CH3COOH) et sa base conjuguée, l'acétate (CH3COO−) sont mélangés dans un rapport de 1: 1. Ici, nous pouvons également mettre en place l'équation de réaction de l'équilibre de protolyse:

Avec cette équation et la connaissance des réactions d'équilibre et du changement d'équilibre, nous pouvons maintenant expliquer l'effet tampon :

1. Ajout d'acides
Si nous ajoutons un acide à la solution tampon, davantage d'ions H3O + sont produits. Cela signifie que la concentration du côté droit est augmentée et, grâce au principe de Le Chatelier, l'équilibre est déplacé vers le côté gauche et la réaction inverse augmente.

Les ions oxonium supplémentaires sont décomposés et la concentration change à peine. Si la concentration des ions oxonium change à peine, la valeur du pH ne change pas non plus.

2. Ajout de bases
Si nous ajoutons une base à la solution tampon, davantage d'ions OH sont produits. Ceux-ci réagissent avec l'acide acétique.

Les ions hydroxyde sont presque complètement décomposés par l'acide acétique et ne réagissent donc pas avec les ions H3O+. Par conséquent, cette concentration ne change pratiquement pas et donc la valeur du pH ne change pas non plus.

Considérons maintenant les deux changements de pH d'une solution sans tampon et d'une solution avec tampon lorsque des acides et des bases sont ajoutés. Ici, nous pouvons voir très clairement que la valeur du pH avec un tampon est maintenue dans une plage de valeurs de pH similaire beaucoup plus longtemps et qu'un saut de valeur de pH extrême n'est pas observé, comme avec la solution sans tampon. La zone dite tampon du tampon se situe dans la zone dans laquelle la courbe de valeur du pH n'augmente que légèrement. Cette zone est différente pour chaque tampon.

Mais à quoi bon tout cela maintenant ?

On trouve des tampons non seulement en laboratoire, mais surtout dans les êtres vivants. Les diverses enzymes et protéines de notre corps ne sont fonctionnelles qu'à certaines valeurs de pH. Cependant, étant donné que nous consommons à la fois des acides et des bases lorsque nous mangeons et buvons, la valeur du pH changerait radicalement et les enzymes et les protéines ne fonctionneraient plus, ce qui entraînerait la mort. C'est pourquoi il existe des tampons dans notre corps qui maintiennent le pH entre 7,3 et 7,45. Si le pH était inférieur à 6,8 ou supérieur à 8,0, nous mourrions.

Maintenant, nous savons ce que sont les tampons, comment ils fonctionnent et pourquoi ils sont si importants. De plus, il est très important que nous puissions calculer les valeurs de pH dans les systèmes tampons. Ici aussi, il existe une formule qui nous aidera davantage.

Équation d'Henderson-Hasselbach
commencer
exte= texte

K_ texte + lg gauche ( frac<>>)><>)> à droite)
finir

Ici il faut s'assurer que toutes les valeurs de l'équation d'Henderson-Hasselbach se rapportent au tampon : La valeur pKa de l'acide dans le tampon, la concentration de l'acide dans le tampon et la concentration des bases conjuguées dans le tampon sont utilisés.

Exemple: Considérons un tampon acide acétique-acétate, qui est composé de 1 mol d'acide acétique, 1 mol d'acétate de sodium et 1 L d'eau. Calculons maintenant le pH de la solution tampon.

Nous avons besoin du pKa de l'acide acétique et des concentrations de l'acide acétique et de l'acétate. Les quantités de substance étant données ici, il faut d'abord calculer les concentrations :
commencer
c () & amp = frac<>)><>)> = frac <1 ><1 > = 1 frac < ><> \
c (>) & amp = frac<>>)><>>)> = frac <1 ><1 > = 1 frac <><>
finir

La valeur pKS de l'acide acétique est pKS = 4,76. Insérons maintenant ces valeurs dans l'équation d'Henderson-Hasselbach :

Maintenant, nous ajoutons 0,1 mol d'acide chlorhydrique et voulons calculer la nouvelle valeur de pH. Si l'on ajoute 0,1 mol d'acide chlorhydrique, il se forme environ 0,1 mol de H3O+, car l'acide chlorhydrique est un acide très fort et donc presque totalement dissocié. Examinons maintenant de plus près l'effet du tampon lors de l'ajout d'acide :

L'ajout de l'acide crée des ions oxonium qui réagissent avec l'acétate. Un ion acétate est consommé pour un ion oxonium. On fait donc réagir 0,1 mol d'acétate en ajoutant 0,1 mol d'acide chlorhydrique. Cela crée 0,1 mol d'acide acétique.

Une fois que le tampon a piégé les ions oxonium, il reste 0,9 mol de 1 mol d'acétate et 1,1 mol d'acide acétique. Avec les nouvelles quantités de substance, nous pouvons calculer les nouvelles concentrations

, que nous pouvons ensuite insérer dans l'équation d'Henderson-Hasselbach pour calculer la valeur du pH :

Calculer le pH du tampon

Nous savons déjà qu'un système tampon réduira le changement de pH. Comment peut-on maintenant calculer le pH d'une telle solution tampon ?

Nous vous recommandons d'utiliser le Équation d'Henderson-Hasselbalch.

c () correspond à la concentration.

Prenons un exemple, à savoir un système tampon d'acide acétique et acétate .

Notre tâche est maintenant de calculer le pH de ce système tampon. Dans cet exemple, supposons que nous utilisons 0,4 mol/l d'acide acétique et 0,2 mol/l d'ions acétate pour cette solution tampon.

Il est important que les ions acétate apparaissent généralement dans un composé, c'est-à-dire qu'un autre atome puisse être trouvé sur cet ion acétate. Cependant, cela n'est pas inclus dans le calcul, car il n'est pas décisif pour la valeur du pH du système tampon. Nous en avons aussi un & # 8211 étant donné une valeur de 4,75. L'équation d'Henderson-Hasselbalch est :

Tampons et solutions - Chimie et physique

Que serait votre vie sans la physique et ses réalisations ?

Vous n'auriez pas de téléphone portable, pas d'internet, pas d'ordinateur, de télévision, etc., beaucoup de choses du quotidien vous manqueraient, sans lesquelles nous pouvons difficilement imaginer une vie.
Nous ne pourrions pas nous expliquer le monde et de nombreuses expériences quotidiennes seraient complètement incompréhensibles et irritantes pour nous.
Sans les sous-domaines de la physique, même les questions les plus simples ne pourraient pas être expliquées : « Pourquoi les poissons ne meurent-ils pas de froid en hiver ? » (Théorie thermique) "D'où vient l'électricité dans la prise?" (Electricité) "Une éclipse solaire est-elle vraiment la fin du monde ?" (Optique) « Sommes-nous le centre du monde ? (Astrophysique)
D'après une citation d'Albert Einstein : "Si les gens ne parlaient que de ce qu'ils comprennent, alors ce serait très calme dans le monde", le cours de physique vous invite à aller au fond de ces questions et à approfondir votre formation générale avec eux. vous aussi comprenez et pouvez avoir votre mot à dire.

Les cours de physique au lycée de Parsberg sont structurés comme suit :
En septième année, la physique est enseignée pendant deux heures sous le nom de "Nature et technologie". Il n'y a pas encore de devoirs scolaires, les tâches impromptues et les notes orales, les petites enquêtes de performance, sont utilisées pour former une note de physique qui, avec l'informatique, aboutit à une note globale pour la nature de la matière et la technologie (la pondération de la physique et de l'informatique la science est 2: 1).
À partir de la 8e année, la physique est une matière de base. Cela signifie : Un devoir scolaire est écrit tous les six mois. Contrairement à la plupart des matières, les travaux scolaires et les petites enquêtes de performance sont pondérés de manière égale. La note moyenne du travail scolaire « compte » autant que la note moyenne de toutes les petites enquêtes de performance
Selon la filière choisie, le nombre d'heures varie à partir de la huitième année, mais le contenu d'apprentissage de base est le même. Dans la branche linguistique, la physique est enseignée pendant deux heures jusqu'à la 10e année. Les étudiants en sciences ont une heure supplémentaire en demi-classes divisées. Dans cette 3e leçon, une grande valeur est accordée à l'expérimentation indépendante. Sur la base d'expériences guidées pour les plus jeunes, les élèves acquièrent de plus en plus les compétences nécessaires pour planifier, réaliser et évaluer des expériences de manière autonome.
Ces petits groupes permettent de s'impliquer activement dans l'artisanat dans des projets de plusieurs heures. Les projets possibles incluent, par exemple, la construction d'une voiture piège à souris en 8e année, c'est-à-dire un véhicule qui a un piège à souris comme seul lecteur. (Les meilleurs véhicules peuvent parcourir jusqu'à 30m). Dans le bâtiment de la 9e année, un moteur électrique ou un spectroscope à partir de kits est concevable, et dans le bâtiment de la 10e année, une fusée à eau.
Conformément au programme, des sujets de profil tels que la technologie de mesure, la technologie de l'énergie ou la technologie des semi-conducteurs, pour n'en citer que quelques-uns, sont également traités dans cette heure supplémentaire.
Veuillez noter ce qui suit : ces sujets de profil représentent un contenu d'apprentissage supplémentaire d'une grande pertinence au quotidien, qui n'est plus utilisé dans la phase de qualification ultérieure. Les élèves ont les mêmes connaissances de base quelle que soit la filière choisie précédemment, donc les élèves de la filière linguistique n'ont aucun désavantage s'ils continuent à étudier la physique en 11e.
La physique est enseignée pendant 3 heures au lycée. Dans notre école, la 11e année est enseignée selon le programme de physique, tandis que la 12e année propose l'astrophysique alternative. Avec cette combinaison, il est possible soit de choisir l'Abitur écrit en physique, soit de passer le colloque oral. Un examen est rédigé pour chaque phase de formation, qui compte autant que toutes les petites enquêtes de performance réunies.

Pendant des années, des documents de séminaire ont été proposés dans le cadre du sujet principal de la physique. Les sujets de ces dernières années ont été :

W séminaires :
16/18 Jugend forsch
15/17 La physique à l'interface de la médecine
15/17 Jugend forscht
14/16 électromobilité
13/15 éoliennes

E-learning chimie

Un tampon est une solution dont le pH ne change que légèrement lorsque des acides ou des bases sont ajoutés. Les solutions tampons sont constituées d'un mélange d'un acide faible et de sa base conjuguée ou d'une base faible et de son acide conjugué.

L'effet tampon d'une solution repose sur la conversion des protons ou des ions hydroxyde introduits par l'acide en acides faibles ou bases faibles. Des systèmes tampons importants se trouvent dans des systèmes biologiques tels que le sang ou le cytoplasme.

La valeur du pH d'une solution tampon dépend de la valeur pK de l'acide ou de la base faible et des concentrations des substances impliquées et peut être calculée à l'aide de l'équation de Henderson-Hasselbalch.

Les questions de ce complexe concernent l'estimation des propriétés tampons de solutions réelles et le calcul des valeurs de pH des solutions tampons.

Vidéo: Katrin ja Tonin kahvakuulatreenit sauvakävelyn jälkeen (Juillet 2022).