Le pH est une mesure de la concentration en ions hydrogène dans une solution. La plupart des réactions biochimiques et chimiques sont sensibles au pH, ce qui rend la mesure précise du pH et la préparation de tampons un prérequis pour des résultats reproductibles.
L’Électrode de pH
L’électrode de pH standard est une électrode combinée contenant une membrane de verre qui développe un potentiel proportionnel à l’activité des ions hydrogène. Ce potentiel est mesuré par rapport à une électrode de référence interne. Le pH-mètre convertit la tension en une lecture de pH.
Pour une mesure précise, calibrez l’électrode quotidiennement avec au moins deux tampons (généralement pH 4,0, 7,0 et 10,0). La pente d’étalonnage doit être entre 95–102 % de la pente de Nernst théorique (59,16 mV/pH à 25 °C).
Entretien de l’Électrode
Conservez les électrodes dans une solution de stockage ou un tampon pH 4 — jamais dans de l’eau distillée, qui lessive les ions de la membrane de verre. Si la réponse devient lente, nettoyez l’électrode avec du HCl 0,1 M suivi de NaOH 0,1 M, puis rincez et recalibrez.
Lors de la mesure, agitez doucement la solution et laissez la lecture se stabiliser. La température affecte à la fois la réponse de l’électrode et l’équilibre du tampon — mesurez toujours à la même température que les tampons d’étalonnage ou utilisez un pH-mètre avec compensation automatique de température.
Théorie des Tampons
Un tampon résiste aux changements de pH en contenant un acide faible et sa base conjuguée. L’équation de Henderson–Hasselbalch décrit la relation :
pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
Le tampon est le plus efficace dans ±1 unité de pH autour de son pKa. Pour une capacité maximale, les concentrations de l’acide et de la base conjuguée doivent être approximativement égales.
Tampons de Laboratoire Courants
- Phosphate (pKa₂ ≈ 7,2) : largement utilisé pour les essais biologiques mais peut précipiter avec les cations divalents.
- Tris (pKa ≈ 8,07 à 25 °C) : courant en biologie moléculaire ; son pH est fortement dépendant de la température (ΔpKa/°C ≈ −0,028).
- HEPES (pKa ≈ 7,55) : un tampon Good avec une liaison métallique minimale, idéal pour la culture cellulaire.
- Acétate (pKa ≈ 4,76) : utilisé pour l’extraction d’ADN et la chromatographie.
- Citrate (pKa ≈ 3,13, 4,76, 6,40) : utile sur une large plage acide.
Préparation d’un Tampon
Pesez la masse calculée de l’agent tampon, dissolvez dans environ 80 % du volume final d’eau distillée, ajustez le pH avec du HCl ou du NaOH tout en agitant, puis complétez au volume final. Ajustez toujours le pH à la température de travail et confirmez le pH après avoir ajusté au volume final.
