Physique · chapitre 2

pH, acides-bases et tampons en P1 : Henderson-Hasselbalch et gazométrie

Le pH s'écrit avec un logarithme pour une raison pratique : les concentrations en jeu s'étalent sur quatorze ordres de grandeur, et personne ne veut manipuler des nombres pareils. Une fois cette convention posée, tout le chapitre se déroule logiquement.

La distinction centrale est celle entre acide fort et acide faible, et elle se lit sur une seule grandeur, le pKa. La règle qui en découle vaut d'être retenue mot pour mot : un acide fort a une base conjuguée faible, et réciproquement. Le diagramme de prédominance permet ensuite de dire, à un pH donné, laquelle des deux formes domine.

La seconde moitié du chapitre est directement clinique. Le couple dioxyde de carbone et bicarbonate régule le pH du sang, l'équation de Henderson-Hasselbalch s'y applique, et il n'existe que quatre troubles possibles : deux acidoses et deux alcaloses, métaboliques ou respiratoires. Savoir lire une gazométrie en une minute est une compétence d'examen autant que de stage.

Les 27 notions de ce chapitre

Voici le découpage que nous utilisons pour ce chapitre. Chaque notion tient dans une fiche courte, travaillée dans le Parcours de l'app, à raison de deux par jour.

  1. Pourquoi le pH s'écrit avec un logarithme
  2. La définition du pH et l'échelle de 0 à 14
  3. Produit ionique de l'eau : pH + pOH = 14
  4. Acide et base selon Brønsted-Lowry
  5. Acide fort ou acide faible : la grande dichotomie
  6. La constante d'acidité Ka
  7. Le pKa : le calculer et le lire
  8. Acide fort, base conjuguée faible : la règle d'or
  9. La loi d'Ostwald : construire la formule
  10. Diluer un acide faible le dissocie davantage
  11. Le diagramme de prédominance
  12. La solution tampon
  13. L'équation de Henderson-Hasselbalch
  14. Plage pKa ± 1 et pouvoir tampon
  15. Le couple CO₂ / HCO₃⁻ du sang
  16. Les 3 super-pouvoirs du bicarbonate
  17. Pression partielle : la loi de Dalton
  18. Le CO₂ dissous et la loi de Henry
  19. Henderson-Hasselbalch appliquée au sang
  20. Calculer un pH sur une gazométrie, sans calculatrice
  21. Les autres tampons du sang
  22. Pourquoi il n'existe que 4 troubles
  23. Acidose métabolique : Lucas, l'acidocétose
  24. Acidose respiratoire : Michel, la BPCO
  25. Alcalose métabolique : Marie, les vomissements
  26. Alcalose respiratoire : Sophie, l'hyperventilation
  27. Lire une gazométrie en une minute

Testez-vous : 4 QCM corrigés

Au format de la première année : plusieurs propositions, chacune vraie ou fausse indépendamment. Répondez d'abord, ouvrez la correction ensuite.

Question 1

Parmi les propositions suivantes relatives au calcul inverse et à la notation du logarithme, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Connaissant le pH, on remonte à la concentration par [H⁺] = 10⁻ᵖᴴ.
  • Pour pH = 7, la concentration en H⁺ vaut 10⁻⁷ mol/L, soit 100 nmol/L.
  • En physique-chimie, « log » et « log₁₀ » désignent la même chose : le logarithme décimal, base 10.
  • Dans la définition du pH, « log » renvoie au logarithme népérien.
  • Écrire pH = −log([H⁺]) sans préciser la base est une écriture fausse.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. La relation marche dans les deux sens : de la concentration au pH par le −log, et du pH à la concentration par la puissance de 10.

  • B. Vrai

    VRAI. C'est l'exemple de référence : 10⁻⁷ mol/L s'écrit aussi 100 nmol/L, l'ordre de grandeur de l'eau pure et du sang.

  • C. Vrai

    VRAI. Les deux écritures sont strictement équivalentes ; préciser le 10 sert seulement à lever toute ambiguïté.

  • D. Faux

    FAUX : il s'agit du logarithme décimal, de base 10. Le logarithme népérien, noté ln, est justement celui dont il faut le distinguer.

  • E. Faux

    FAUX : cette écriture est très courante et strictement équivalente, puisque « log » désigne déjà le logarithme décimal.

Question 2

Parmi les propositions suivantes relatives aux deux lectures de l'affinité d'un couple pour le H⁺, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Côté AH, la question posée est de savoir à quel point la molécule veut garder son H⁺.
  • Côté A⁻, si la forme déprotonée cherche un H⁺, c'est une base forte.
  • Les deux questions — côté AH et côté A⁻ — mesurent la même chose.
  • Une affinité faible du couple pour le H⁺ donne un acide faible et une base forte.
  • Si AH ne tient pas à son H⁺, c'est un acide faible.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. C'est la première des deux lectures : on interroge la volonté de AH de conserver son proton.

  • B. Vrai

    VRAI. Seconde lecture : une base qui recherche activement le proton est une base forte ; celle qui ne le cherche pas est faible.

  • C. Vrai

    VRAI. Il n'y a qu'une seule affinité pour le H⁺ dans le couple ; on la regarde simplement depuis deux points de vue.

  • D. Faux

    FAUX : une affinité faible donne un acide FORT — il lâche d'office — et une base FAIBLE, qui ne va pas rechercher le proton.

  • E. Faux

    FAUX : ne pas tenir à son H⁺ définit un acide FORT. C'est celui qui y tient qui est un acide faible.

Question 3

Parmi les propositions suivantes relatives aux ordres de grandeur de la charge acide produite chaque jour par l'organisme, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Le métabolisme produit chaque jour 200 à 300 mmol d'acides.
  • Ces acides comprennent notamment l'acide lactique, le CO₂ et les acides cétogéniques.
  • Dans 5 litres d'eau pure, cette charge donnerait un pH de 1 à 2.
  • Dans le sang, cette même charge fait descendre le pH aux environs de 6,1.
  • La clé de cette stabilité est le tampon phosphate.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. C'est la charge acide quotidienne que l'organisme doit encaisser en permanence.

  • B. Vrai

    VRAI. Ce sont les trois sources citées : effort musculaire, métabolisme cellulaire et jeûne.

  • C. Vrai

    VRAI. Sans tampon, le même volume donnerait un pH de 1-2, très loin des valeurs compatibles avec la vie.

  • D. Faux

    FAUX : dans le sang, le pH reste verrouillé à 7,40. La valeur 6,1 est le pKa du couple, pas un pH sanguin.

  • E. Faux

    FAUX : dans le plasma, la clé est le tampon bicarbonate.

Question 4

Parmi les propositions suivantes relatives aux systèmes tampons du sang autres que le bicarbonate, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Le bicarbonate est le principal tampon du plasma.
  • Le phosphate a un pKa de 7,2 et agit comme tampon intracellulaire et urinaire.
  • L'hémoglobine a un pKa d'environ 6,9 et constitue le tampon majeur du globule rouge.
  • Les protéines plasmatiques constituent un tampon puissant, mais actif sur une gamme de pH très étroite.
  • En dehors du bicarbonate, le sang ne dispose que d'un seul autre système tampon.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. Il fait l'essentiel du travail de tamponnement plasmatique — mais pas la totalité, d'où l'existence des autres systèmes.

  • B. Vrai

    VRAI. Son pKa très proche du pH physiologique en fait un tampon redoutable là où il se trouve : dans la cellule et dans l'urine.

  • C. Vrai

    VRAI. C'est le tampon du globule rouge, et il est directement couplé au transport de l'O₂ et du CO₂.

  • D. Faux

    FAUX : c'est l'inverse sur les deux points. Elles sont un tampon faible mais permanent, et elles agissent sur une large gamme de pH.

  • E. Faux

    FAUX : il en existe trois autres — le phosphate, les protéines plasmatiques et l'hémoglobine.

Ces questions sont un extrait. La banque complète, chapitre par chapitre, se travaille dans l'Arène de l'app, après la séance du jour.

La suite, dans l'app

Continuez dans le Parcours, gratuitement.

Vous avez la carte de ce chapitre. Les notions, elles, se travaillent une par une. Le Parcours de l'app Medeos propose deux fiches par jour, dans l'ordre du programme de première année (anatomie, biologie, chimie, physique), puis des QCM pour vérifier. Gratuit, sans carte bancaire.

Ouvrir le Parcours →Ou aller plus loin avec Medi Pro, nos 5 stages