Préparation d'un tampon phosphate 0,01 M
Introduction
Un tampon phosphate est une solution aqueuse contenant un mélange d'acide phosphorique (H₃PO₄) et de son sel conjugué, généralement le phosphate de sodium (NaH₂PO₄) ou le phosphate de potassium (KH₂PO₄). Le tampon phosphate est très utilisé en biologie et en chimie car il possède une capacité tampon importante et est relativement peu coûteux à préparer. Dans cet article, nous allons décrire la préparation d'un tampon phosphate 0,01 M.
Matériel nécessaire
- Acide phosphorique (H₃PO₄)
- Phosphate de sodium monobasique (NaH₂PO₄) ou phosphate de potassium monobasique (KH₂PO₄)
- Eau distillée
- Béchers
- Cylindres gradués
- Balance de précision
- Agitateurs magnétiques avec barreaux d'agitation
- pH-mètre
Procédure
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Calculer les masses de NaH₂PO₄ et de H₃PO₄ nécessaires. Pour préparer un tampon phosphate 0,01 M, il faut utiliser les équations de Henderson-Hasselbalch et de la loi de dilution.
- Equation de Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + log ([A⁻]/[HA])
- Loi de dilution: C₁V₁ = C₂V₂
Où:
- pH est le pH désiré du tampon
- pKa est la constante d'acidité du tampon phosphate
- [A⁻] est la concentration du sel conjugué (NaH₂PO₄ ou KH₂PO₄)
- [HA] est la concentration de l'acide phosphorique (H₃PO₄)
- C₁ est la concentration initiale de la solution stock
- V₁ est le volume initial de la solution stock
- C₂ est la concentration finale de la solution tampon
- V₂ est le volume final de la solution tampon
Le pKa du tampon phosphate est de 7,21. Pour un tampon de pH 7,21, on aura donc : [A⁻]/[HA] = 1
Pour un tampon de pH 7,21 et une concentration finale de 0,01 M, on aura : [NaH₂PO₄] = [H₃PO₄] = 0,005 M
Calculer les masses de NaH₂PO₄ et de H₃PO₄ à utiliser en fonction de leur masse molaire :
- Masse de NaH₂PO₄ = 0,005 mol/L * 120 g/mol = 0,6 g/L
- Masse de H₃PO₄ = 0,005 mol/L * 98 g/mol = 0,49 g/L
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Dissoudre le NaH₂PO₄ ou le KH₂PO₄ dans l'eau distillée. Dissoudre la quantité calculée de NaH₂PO₄ ou KH₂PO₄ dans environ 500 ml d'eau distillée.
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Ajouter l'acide phosphorique (H₃PO₄) et ajuster le pH. Ajouter lentement l'acide phosphorique à la solution de NaH₂PO₄ ou KH₂PO₄ tout en remuant à l'aide d'un agitateur magnétique. Surveiller le pH de la solution à l'aide d'un pH-mètre et ajouter l'acide jusqu'à atteindre le pH désiré.
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Ajuster le volume final à 1 litre. Ajouter de l'eau distillée jusqu'à atteindre un volume final de 1 litre.
Remarques
- La concentration du tampon phosphate peut être modifiée en fonction des besoins.
- La température peut influencer le pH du tampon. Il est donc important de vérifier le pH du tampon à température ambiante.
- Le tampon phosphate est généralement stable pendant plusieurs semaines à température ambiante. Cependant, il est recommandé de le conserver au réfrigérateur pour une meilleure conservation.
Conclusion
La préparation d'un tampon phosphate 0,01 M est relativement simple et ne nécessite que quelques étapes. Le tampon phosphate est un outil précieux en biologie et en chimie, notamment pour maintenir un pH stable dans les expériences.