Dernière mise à jour : 2026-06-30

Ce que mesure le pouvoir tampon

Une solution tampon résiste aux variations de pH lorsqu'on ajoute de petites quantités d'acide ou de base forte. Le pouvoir tampon (β) met un nombre sur cette résistance : c'est la quantité de base ou d'acide forte, en moles par litre, qu'il faut ajouter pour déplacer le pH d'une unité. Un tampon à grand β peut absorber beaucoup d'acide ou de base ajoutés avant que son pH ne dérive ; un tampon à petit β cède rapidement.

Formellement, le pouvoir tampon est la dérivée de la base ajoutée par rapport au pH :

Pour un seul couple acide faible/base conjuguée, cela se traduit par l'équation de Van Slyke utilisée par ce calculateur.

L'équation de Van Slyke

où la concentration totale du tampon est C = [HA] + [A⁻], et les deux concentrations des espèces se déduisent du pH et du pKa par [H⁺] = 10⁻ᵖᴴ et Ka = 10⁻ᵖᴷᵃ. Le facteur 2,303 est ln 10, qui apparaît parce que le pH est un logarithme décimal.

Exemple résolu

Prenons un tampon acétate de concentration totale C = 0,10 mol/L, de pKa 4,74, évalué à pH 5,00.

1. Convertir le pH et le pKa en concentrations : [H⁺] = 10⁻⁵·⁰⁰ = 1,00×10⁻⁵ mol/L et Ka = 10⁻⁴·⁷⁴ = 1,82×10⁻⁵.
2. Numérateur : Ka·[H⁺] = (1,82×10⁻⁵)(1,00×10⁻⁵) = 1,82×10⁻¹⁰.
3. Dénominateur : (Ka + [H⁺])² = (1,82×10⁻⁵ + 1,00×10⁻⁵)² = (2,82×10⁻⁵)² = 7,97×10⁻¹⁰.
4. Combiner : β = 2,303 × 0,10 × (1,82×10⁻¹⁰ / 7,97×10⁻¹⁰) = 0,0527.

Environ 0,053 mol de base forte par litre élèveraient donc le pH de ce tampon d'une unité aux alentours de pH 5.

Pourquoi le pouvoir tampon est maximal à pH = pKa

Le pouvoir tampon est maximal lorsque l'acide faible et sa base conjuguée sont présents en quantités égales, car la solution peut alors neutraliser aussi bien l'acide que la base ajoutés. Cela se produit exactement lorsque pH = pKa. En substituant [H⁺] = Ka dans l'équation, on obtient :

Pour la concentration de l'exemple, ce maximum vaut 0,576 × 0,10 ≈ 0,0576, soit un peu au-dessus de la valeur à pH 5. Lorsque le pH s'éloigne du pKa, le rapport acide/base se déséquilibre et le pouvoir tampon décroît de façon symétrique.

La plage tampon utile

Un tampon est généralement considéré comme utile dans une fourchette d'environ ±1 unité de pH autour de son pKa, où il conserve encore environ un tiers de son pouvoir maximal. En dehors de cette fenêtre, le tampon est largement épuisé, c'est pourquoi on choisit un tampon dont le pKa est proche du pH de travail visé.

Augmenter le pouvoir tampon

Comme β est directement proportionnel à C, le moyen le plus direct de rendre un tampon plus résistant est d'augmenter la concentration totale du couple acide/base : doubler C double le pouvoir tampon à tout pH. Choisir un agent tampon dont le pKa est proche du pH souhaité garantit de travailler près du maximum plutôt que sur la traîne. De nombreux tampons pratiques combinent plusieurs couples acide/base (par exemple le phosphate, avec plusieurs valeurs de pKa) pour élargir la plage où le pouvoir tampon reste élevé.

Calculs liés

La relation de Henderson-Hasselbalch donne le pH d'un tampon à partir du même rapport acide/base et complète naturellement une estimation du pouvoir tampon. La conversion entre Ka et pKa fournit la constante d'acidité dont la formule a besoin, et un outil général de pH acide-base couvre les solutions situées hors de la région tampon.