Capacité et pouvoir tampon
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Capacité et pouvoir tampon



  1. #1
    Sprise

    Capacité et pouvoir tampon


    ------

    Bonjour,
    J'aimerais savoir quel sont les intérêts de l'un comme de l'autre.
    Pourquoi quelle comparer les capacités tampons plutôt que le pouvoir tampon ?
    Je sais que la capacité tampon n'est pas modifiée par le volume.
    Il y a un exemple qui me trouble particulièrement :
    Quand on compare les pouvoir tampon du sang seul et de l'organisme, on voit que celui du sang est plus grand mais quand on compare les capacités tampon, c'est l'inverse. Comment interpréter tout ça ?

    -----

  2. #2
    Resartus

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Bonjour,
    Pour moi, les deux expressions étaient synonymes, et de nombreux sites disent la même chose. Avez-vous des définitions où les deux sont distinguées?

    Peut-être que votre cours utilise "capacité tampon" pour la grandeur extensive (c'est à dire que, si le volume est doublé, la capacité aussi...)*

    Dans ce cas, l'explication est triviale : le corps étant bien plus volumineux, sa capacité est plus grande, bien que sa capacité par unité de volume (son pouvoir) soit plus faible..


    *Ceci dit, cela ne semble pas cohérent avec votre phrase "la capacité n'est pas modifiée par le volume"

    .
    Dernière modification par Resartus ; 20/01/2020 à 14h25.
    Why, sometimes I've believed as many as six impossible things before breakfast

  3. #3
    Sprise

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Merci de ta réponse,
    Dans mon cours il y a bien une distinction entre le pouvoir et la capacité tampon, et comme tu l'as dit, le terme de capacité tampon est utilisé pour la grandeur extensive, alors que le terme pouvoir est pour l'intensive.
    Au passage excuse moi, je me suis trompé quand j'ai dit que la capacité n'était pas affectée par le volume. J'aurais dû dire qu'elle n'était pas affectée par l'effet de dilution.

  4. #4
    Sprise

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Je profite du sujet pour poser une autre question :
    Dans mon cours, on modélise le corps comme une solution ayant 2 tampons : un tampon
    ouvert (CO2/HCO3-) et un autre qui est fermé.
    On réalise une expériences que je ne comprends pas :
    -on fixe une certaines pression partielle de CO2 au dessus de cette solution
    -on réalise une titration à l'HCl

    Ce que je ne comprends pas, c'est que dans mon cours, il est écrit que fixer cette pression partielle permet "d'annuler" le tampon CO2, la quantité d'acide rajoutée sera tamponnée par le tampon fermé. Comment c'est possible ?
    Le prof a également mentionné la loi de Henry sans trop vraiment l'expliquer. De ce que j'ai compris, grâce à la pression partielle de CO2 au dessus, le CO2 va se dissoudre dans la solution.
    Seulement, si disons j'atteins l'équilibre à cette pression partielle, et que soudainement je la baisse, le CO2 ressortira-t-il spontanément ?
    Si la réponse est oui, le tampon n'en serait-il pas plus puissant ?

    Dernière question un peu hors sujet , est-il préférable de créer un nouveau post pour ce genre de question ?
    Merci

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    gts2

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Bonjour,

    Pour répondre précisément, il faudrait indiquer des liens pour les citations de votre cours.

    "cette pression partielle permet "d'annuler" le tampon CO2", la fixation de P(CO2) a plutôt comme effet de renforcer le tampon ? (d'où la nécessité d'une citation précise avec contexte)

    La loi de Henry dit simplement que la concentration en CO2 (donc dissous) est proportionnelle à la pression de CO2.

    "soudainement je la baisse, le CO2 ressortira-t-il spontanément"
    Oui, mais chimiquement parlant, il y a des problèmes de cinétique éventuelles, et physiologiquement parlant ?

    "Si la réponse est oui, le tampon n'en serait-il pas plus puissant ?"
    Si CO2 est maintenu constant, le pouvoir tampon est en effet plus important

  7. #6
    Sprise

    Re : Capacité et pouvoir tampon


  8. #7
    Sprise

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Voici ma façon de voir les chose (corrigez moi, même pour la plus bête des erreur, j'ai besoin de comprendre) :
    -la loi de Henry dit qu’il y aura une certaine quantité de CO2 en solution, calculable a partir de la pression partielle. Jusque-là, OK
    Pour moi :
    – si l’on rajoute de l’acide, qu’est ce qui empècherait les HCO3- de réagir, de former des H2CO3 ? La loi de Henry imposant la concentration en H2CO3, si celle ci est supérieure à celle attendue, les H2CO3 vont sortir sous forme de CO2, et cela jusqu’à epuisement des HCO3- présent en solution. Donc ici, on voit que le tampon n’est plus ouvert, mais il existe toujours, même si il est fermé.
    – si l’on rajoute une base, alors là c’est pire : la base réagira avec le H2CO3 de la solution, qui formera du HCO3-. Mais la, grâce à la loi de Henry, le H2CO3 consommé sera régénéré a partir de l’air (la pression étant fixé, le H2CO3 sera toujours régénéré). Donc là, quand on rajoute une base, ben on a toujours un système ouvert, qui semble très puissant
    En quoi fixer la Pco2 permet d’inhiber ce tampon ouvert ?

  9. #8
    gts2

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Citation Envoyé par Sprise Voir le message
    – si l’on rajoute de l’acide, qu’est ce qui empècherait les HCO3- de réagir, de former des H2CO3 ? La loi de Henry imposant la concentration en H2CO3, si celle ci est supérieure à celle attendue, les H2CO3 vont sortir sous forme de CO2, et cela jusqu’à epuisement des HCO3- présent en solution. Donc ici, on voit que le tampon n’est plus ouvert, mais il existe toujours, même si il est fermé.
    Votre raisonnement de départ est correct, mais je ne comprends pas trop la conclusion : une fois les HCO3- disparus il n'y a plus de tampon (et ceci qu'il soit ouvert ou fermé), c'est pour cela que la concentration d'un tampon est élevé, pour ne pas arriver à cette extrémité.

    Citation Envoyé par Sprise Voir le message
    – si l’on rajoute une base, alors là c’est pire : la base réagira avec le H2CO3 de la solution, qui formera du HCO3-. Mais la, grâce à la loi de Henry, le H2CO3 consommé sera régénéré a partir de l’air (la pression étant fixé, le H2CO3 sera toujours régénéré). Donc là, quand on rajoute une base, ben on a toujours un système ouvert, qui semble très puissant
    Raisonnement correct là aussi.

    Citation Envoyé par Sprise Voir le message
    En quoi fixer la P(CO2) permet d’inhiber ce tampon ouvert ?
    Je ne pense pas que cela l'inhibe, il faut que je lise le texte de départ pour comprendre le problème.

  10. #9
    gts2

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Citation
    "Il a deux possibilités pour tamponner cet apport d'acide : les tampons ouverts (notamment grâce à la respiration) et les tampons fermés (des molécules de l'organisme sur lesquelles vont se fixer ces H* libres]. S'il utilise le tampon ouvert, l'organisme va excréter du CO2. Or on veut mesurer le pouvoir tampon des tampons fermés de l'organisme.
    Donc pour faire nos mesures, on va garder une PCO2 constante. Au-dessus de la solution de sang. La quantité d'acide fixe ajoutée ne pourra donc être tamponnée que par les tampons fermés de l'organisme.
    Si on apporte des H+ dans l'organisme (on baisse le pH), ils vont se lier avec des HCO3- déjà présents dans la solution. Donc à PCO2 constante on a une diminution de la concentration en bicarbonates pour une baisse de pH."

    Si "PCO2 constante", cela implique que (CO2)=Cte, donc si la réaction HCO3- + H+ -> CO2 a lieu du CO2 va être libéré pour maintenir (CO2)=Cte, vous avez bien un système ouvert. D'un point de vue chimique, il n'y a pas d'ambiguïté.

    "Donc à PCO2 constante on a une diminution de la concentration en bicarbonates", c'est vrai aussi bien pour un tampon fermé qu'un tampon ouvert.

    Comme on est dans le cadre physiologique, ils ont peut-être une autre définition de "fermé" : fermé voudrait qu'on ne tient pas compte de la réaction physiologique d'ajustement de P(CO2) ?

  11. #10
    Sprise

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Merci de ta réponse,
    Dans mon cours, le terme "fermé" désigne un tampon dont la masse totale est constante
    Peut être est-ce la définition que je n'ai pas compris ? (Qu'est-ce que la "réaction physiologique d'ajustement de Pco2" ?)
    La phrase qui me pose problème est : "La quantité d'acide fixe ajoutée ne pourra donc être tamponnée que par les tampons fermés de l'organisme."
    Qu'est-ce que ça veut dire ? Pour moi, ça signifie que le tampon CO2/HCO3- est neutralisé car celui ci est ouvert. Or, je sais maintenant que c'est faux. Comment donc comprendre cette phrase ?
    Quel est l'intérêt de fixer la pression de CO2 (ou d'avoir une concentration en CO2 cste) dans cet expérience ?

  12. #11
    gts2

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Pour ce qui est de la réaction physiologique, j'ai trouvé cela à : froissant.free.fr
    diapo : mise en jeu des différentes réponses à peu près au milieu :

    "Dans mon cours, le terme "fermé" désigne un tampon dont la masse totale est constante",
    masse totale constante est plutôt une conséquence, mais pourquoi pas. Fermé signifie pas d'échange de matière avec l'extérieur.

    "La phrase qui me pose problème est : ..."
    Moi aussi, je ne comprend pas trop. Il faut la réinterpréter, je vais continuer à chercher.

  13. #12
    gts2

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Je crois avoir compris : tout est juste (normal !) mais la formulation un peu problématique.
    Il ne s'agit pas de faire des mesures, ni d'apporter des acides fixes, il s'agit de construire le diagramme de Davenport (HCO3-)=f(pH), qui traduit graphiquement des calculs.

    Pour cela on a deux réactions HA = H+ + A- (traduisant les tampons fermés) et CO2+ H2O = HCO3- + H+. Le premier système étant fermé, la concentration totale en A est fixées, on a donc une inconnue indépendante (A-). CO2 étant imposé, on a une inconnue (HCO3-) et enfin (H+). Il faut trois équations.
    1- l'équilibre CO2 qui donne l'exponentielle, c'est simplement Ka=..., pas de mesure, pas d'apport d'acide...
    2- l'équilibre HA/A-. Vu que le pH varie peu, on linéarise la relation entre (A-) et pH , et il se trouve (pas par hasard !) que la pente de cette relation est le pouvoir tampon de la solution !
    3- on établit pour finir une relation entre (A-) et (HCO3-) soit par électroneutralité, soit par équation de provenance des H+, dans les deux cas, on voit bien que (A-)+(HCO3-)=Cte, donc on obtient une relation linéaire entre (HCO3-) et pH de pente l'opposé du pouvoir tampon des tampons fermés, c'est le résultat d'un calcul, pas d'une mesure obtenue en "neutralisant" le tampon carbonate.

    Et on résout graphiquement par intersection de l'exponentielle (1) et de la droite (3).

  14. #13
    Sprise

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Je suis vraiment désolé, mais je n'ai pas vraiment compris (Je ressort tout juste du lycée), peux-tu vulgariser un peu plus ce que tu as dit ? La réponse que tu me donne à l'air très mathématiques (et je t'avoue que certains éléments semblent redondant avec le cours) mais aurais tu une version plus intuitive des choses ?

    "tout est juste (normal !) mais la formulation un peu problématique"
    Comment l'aurais tu formulé ?

    "Pour cela on a deux réactions HA = H+ + A- (traduisant les tampons fermés) et CO2+ H2O = HCO3- + H+. Le premier système étant fermé, la concentration totale en A est fixées, on a donc une inconnue indépendante (A-). CO2 étant imposé, on a une inconnue (HCO3-) et enfin (H+). Il faut trois équations."
    Je n'ai aucun problème avec le début, mais pourquoi parle-tu d'inconnues ? Quel problème essayes tu de résoudre ?

    Aussi quand tu dit : " on voit bien que (A-)+(HCO3-)=Cte "
    Moi ça ne me paraît pas si évident. N'est-ce pas contradictoire avec ce que j'ai dit a mon 3ème post, que tu a confirmé ? Si j'ajoute de l'acide' j'aurai gain de A- et perte de HCO3-, mais si j'ajoute une base, alors j'aurais gain d'un HCO3-

    Aussi, dans le cours on utilise souvent le diagramme de Davenport pour étudier la cause d'u trouble acido-basique, que ce soit une perte/gain d'acide fixe, ou volatil. C'est pour ça que quand tu dit quand tu dit qu'il n'y a pas de mesures, ni d'apport en acide, je ne comprends pas.
    Le truc, c'est que (si j'ai bien compris), on se déplace sur ces courbes que tu mentionné en fonction de l'origine du problème. On se déplace sur la courbe 3 quand il y a un problème respiratoire (La pression en CO2 varie), alors qu'on se déplace sur la courbe 1 quand c'est un problème d'acide fixe.

    Je pense que l'un de mes problèmes est que je n'ai pas de modèle pour imaginer comment les chose se passent.

  15. #14
    gts2

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Citation Envoyé par Sprise Voir le message
    Je suis vraiment désolé, mais je n'ai pas vraiment compris (Je ressort tout juste du lycée), peux-tu vulgariser un peu plus ce que tu as dit ? La réponse que tu me donne à l'air très mathématiques (et je t'avoue que certains éléments semblent redondant avec le cours) mais aurais tu une version plus intuitive des choses ?
    "tout est juste (normal !) mais la formulation un peu problématique"
    Comment l'aurais tu formulé ?
    Il me semble que s'il y avait une formulation intuitive, on vous l'aurait donné, ce que vous étudiez est assez compliqué et les diagrammes sont là pour vous aider.

    Formulation : pour étudier les troubles acido-basiques, on va traduire la réaction de l'organisme par un diagramme. Ce diagramme traduit les équations physico-chimiques qui se passent dans le sang et les poumons à partir de grandeurs mesurables P(CO2) et concentration en hydrogénocarbonate.

    Etape 1 : on construit le diagramme, encore une fois il s'agit simplement d'écrire Ka=... et de faire le lien entre les diverses réactions.
    Trouvé dans un cours : "Le diagramme de Davenport est une représentation graphique de la relation d’Henderson-Hasselbach".
    C'est mon point de vue, mais il peut y en avoir d'autre, en disant que pour faire diminuer le pH, on ajoute un acide, c'est exact, mais la quantité d'acide introduite n'apparait nulle part sur le diagramme.
    Etape 2 : on utilise le diagramme et là on introduit des acides, des bases, on ventile ...

    Citation Envoyé par Sprise Voir le message
    Je n'ai aucun problème avec le début, mais pourquoi parle-tu d'inconnues ? Quel problème essayes tu de résoudre ?
    J'essaie de construire le diagramme (HCO3-)=f(pH) et là c'est de la chimie pure à l'équilibre et du calcul.

    Citation Envoyé par Sprise Voir le message
    "on voit bien que (A-)+(HCO3-)=Cte ". Moi ça ne me paraît pas si évident.
    Méthode la plus simple (mais que je trouve peu explicative) : électroneutralité (A-)+(HCO3-)+(X-)=(Y+), X et Y étant les ions spectateurs en concentration fixe (fermé) Na+ Cl- par exemple

    Citation Envoyé par Sprise Voir le message
    N'est-ce pas contradictoire avec ce que j'ai dit a mon 3ème post, que tu a confirmé ? Si j'ajoute de l'acide' j'aurai gain de A- et perte de HCO3-, mais si j'ajoute une base, alors j'aurais gain d'un HCO3-
    Encore une fois, dans la construction du diagramme, il n'y a pas d'apport extérieur : la droite d'équilibration (DE) se fait à concentration totale de chaque espèce constante, s'il y avait un apport cela ne serait plus vrai.
    En cas d'apport acide, la DE est plus basse, on voit bien, en effet, sur le diagramme que HCO3- diminue

    Citation Envoyé par Sprise Voir le message
    Aussi, dans le cours on utilise souvent le diagramme de Davenport pour étudier la cause d'u trouble acido-basique, que ce soit une perte/gain d'acide fixe, ou volatil. C'est pour ça que quand tu dit quand tu dit qu'il n'y a pas de mesures, ni d'apport en acide, je ne comprends pas. Le truc, c'est que (si j'ai bien compris), on se déplace sur ces courbes que tu mentionné en fonction de l'origine du problème. On se déplace sur la courbe 3 quand il y a un problème respiratoire (La pression en CO2 varie), alors qu'on se déplace sur la courbe 1 quand c'est un problème d'acide fixe.
    On y arrive : "il n'y a pas de mesures, ni d'apport en acide" pour construire le diagramme, mais il y en a quand on l'utilise.
    Quand il y a un problème respiratoire, la composition du sang (hors carbonate) ne varie pas, on se déplace donc sur la DE en cherchant la nouvelle intersection avec l'isobare.
    Quand il y a disons un apport d'acide, la composition du sang change, donc on n'a plus la même DE, on se déplace sur l'isobare en cherchant l'intersection avec la nouvelle DE.

    Citation Envoyé par Sprise Voir le message
    Je pense que l'un de mes problèmes est que je n'ai pas de modèle pour imaginer comment les choses se passent.
    L'intérêt des diagrammes est de cacher ces choses, ou dit moins durement de traduire ces choses.

  16. #15
    Sprise

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Merci, tu m'es vraiment d'une aide énorme.
    J'ai compris que le diagramme n'est réalisé que par des calculs mathématiques : il sert à prévoir les variation du système grâce au 2 courbes, l'intersection entre celles-ci étant le système a l'équilibre, avant modification.
    Bon, je vais surement poser des question bête mais jme lance,
    -la réponse est peut être au dessus, mais je pose la question quand même : j'ai toujours un problème avec le fait que quand on rajoute des acides fixes, seul le tampon fermé réagit :

    Dans le cours, pour amener le diagramme de Davenport, le prof explique 2 expériences, sûrement pour simplifier (Voilà pourquoi j'étais surpris par cette façon mathématique de calculer le diagramme) :
    -la première permet de tracer la DE : on va ajouter des acides volatils a la solution en modulant la Pco2. Ici, je comprends que seul le tampon fermé va réagir, parce que le CO2 est l'acide conjugué de HCO3-, donc pas de réaction entre les 2.
    -la deuxième (que je n'ai pas compris), qui trace les isobares du diagramme : dit qu'on impose la Pco2, et que l'on ajoute de l'HCl, seul le tampon fermé est censé tamponner cet ajout (ce que je ne comprend pas justement).
    Je repose cette question parce que dans ta réponse :
    " 3- on établit pour finir une relation entre (A-) et (HCO3-) soit par électroneutralité, soit par équation de provenance des H+, dans les deux cas, on voit bien que (A-)+(HCO3-)=Cte, donc on obtient une relation linéaire entre (HCO3-) et pH de pente l'opposé du pouvoir tampon des tampons fermés, c'est le résultat d'un calcul, pas d'une mesure obtenue en "neutralisant" le tampon carbonate." Cette courbe dans mon cours est obtenue dans la 1ère expérience, en n'utilisant que des acide volatils
    J'ai les formules des courbes, je les met si besoin :
    Pour l'expérience 1 : [HCO3-] = 24 - B(tampon fixe) × (pH - 7,4) avec 24 mmol/L et 7,4 la concentration en HCO3- et le pH du sang normal. B est le pouvoir tampon . C'est sûrement la relation linéaire dont tu parle dans la réponse que j'ai cité plus haut.
    Pour l'expérience 2, Donc les isobares : [HCO3-] = s(co2) × Pco2 × 10^(pH - 6,1) avec s le coefficient de solubilité du CO2 et P sa pression, 6,1 étant le pka du CO2.
    Je suis vraiment désolé d'insister, mais je n'ai toujours pas compris. Encore une fois, n'hésite pas à simplifier les chose, après tout, le prof lui même semble avoir simplifier le cours donc bon ... c'est pas grave si ça me permet de comprendre
    Merci

  17. #16
    Sprise

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    En soit le diagramme de Davenport semble aller dans mon sens :
    Si je rajoute des acide fixe, je vais abaisser le pH (on se déplace vers la gauche ) et puisque l'on ne change pas la pression de CO2, on se déplace sur l'isobare : on observe que la [HCO3-] baisse, alors pourquoi dire que "La quantité d'acide fixe ajoutée ne pourra donc être tamponnée que par les tampons fermés de l'organisme." ? Je suis vraiment perdue, cette affirmation n'a juste aucun sens pour moi.

  18. #17
    gts2

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Je pense que vous avez compris le fonctionnement. On peut interpréter de manière abstraite/calculatoire comme je l'ai fait ou de manière plus imagée/expérimentale comme vous le faites.

    1- Exemple, pour ce qui est de (A-)+(HCO3-)=Cte, on peut faire le calcul ou interpréter : je vous paraphrase. A composition constante du sang, si on augmente P(CO2), alors se produit CO2 -> H+ + HCO3- qui produit autant de H+ que de HCO3-, ces H+ sont consommés par H+ + A- -> HA (donc mise en route des tampons fermés), on a bien (A-)+(HCO3-)=Cte. J'aurai donc du dire à la place de "donc on obtient ... par calcul uniquement", "donc j'obtiens ... par calcul uniquement".

    2- On revient à l'origine du problème : la diapo incriminée vient-elle d'une transcription ? On a l'impression d'une erreur de copier-coller : vous dites vous-même "on va ajouter des acides volatils ...je comprends que seul le tampon fermé va réagir". Donc la phrase "La quantité d'acide fixe ajoutée ne pourra donc être tamponnée que par les tampons fermés de l'organisme" ressemble à votre phrase précédente à condition de remplacer fixe par volatil.
    J'ai fait des petits calculs, avec votre interprétation expérimentale, si on ajoute un acide à P(CO2) constante, les deux tampons réagissent.
    Je ne voudrais pas être trop affirmatif, mais votre raisonnement, mon raisonnement et le calcul disent le contraire de la phrase incriminée.

    3- Idem pour le rappel dans la diapo d'avant "Or on veut mesurer le pouvoir tampon des tampons fermés", cela c'est la mesure de la DE (cf. 1) : la pente est bien le pouvoir tampon des tampons fermés (et pour cela on fait varier P(CO2)).

    Conclusion : je pense qu'il faut oublier le début de la diapo 3.1.3 et que c'est le résultat d'un défaut de transcription.

  19. #18
    Sprise

    Re : Capacité et pouvoir tampon

    Je te remercie énormément, tu m'a été d'une grande aide pour la compréhension de ce cours. Je ne tiendrais donc pas compte de cette phrase lors de mon apprentissage.

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