Chimie – exercices sur le transport du dioxygène dans le sang- correction, Exercices de Chimie Organique
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Melissa_s24 April 2014

Chimie – exercices sur le transport du dioxygène dans le sang- correction, Exercices de Chimie Organique

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Chimie – exercices sur le transport du dioxygène dans le sang- correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Transport du dioxygène dans l’organisme par l’hémoglobine du sang, Libération du dioxygène au ni...
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EXERCICE I Transport du dioxygène dans le sang 6,5pts

EXERCICE I. TRANSPORT DU DIOXYGÈNE DANS LE SANG (6,5 points) 2007/03 Nouvelle Calédonie session remplacement 2006 CORRECTION

1. Transport du dioxygène dans l’organisme par l’hémoglobine du sang

1.1. n0 = ( )

m

M Hb

n0 = 4

15

1,6 10 = 9,410–4 mol

1.2. Le dioxygène étant en excès, le réactif limitant est Hb et serait totalement consommé : n0 – xmax = 0.

xmax = n0 = 9,410–4 mol

1.3. Taux d’avancement final : f = max

fx

x alors xf = f.xmax

xf = 0,979,410–4 = 9,110–4 mol(calcul effectué avec la valeur non arrondie de xmax)

1.4.équation chimique Hb(aq) + O2(aq) = HbO2(aq) État du

système

Avancement

(mol) Quantités de matière (mol)

État initial x = 0 n0 excès 0

En cours de

transformation x n0 – x excès x

État final si

totalexmax n0 – xmax excès xmax

État final xf n0 – xf excès xf

Dans l’état final, le volume V = 100 mL de sang contient xf mol de sous-unités d’oxyhémoglobine HbO2,

soit 9,110–4 mol.

1.5. Lorsqu’un volume V = 0,100 L de sang est oxygéné, xf mol de sous-unités Hb sont consommées,

En une minute un volume VS = 5,0 L de sang est oxygéné, nS mol de sous-unités Hb sont consommées.

Par proportionnalité : nS = S V

V .xf

nS = 45,0 9,1 10

0,100

  = 4,510–2 mol (calcul effectué avec la valeur non arrondie de xf)

2. Libération du dioxygène au niveau des organes

2.1. Qr1 = 2( ) 1

( ) 2( )1 1 .

aq

aq aq

HbO

Hb O

  

      

Qr1 = 3

4 5

9,1 10

2,8 10 3,6 10

 

   = 9,0105

2.2. K1 = 3,0105 donc Qr1 > K1. Le système chimique évolue dans le sens inverse de l’équation (1). Il y a

libération de dioxygène au niveau des organes.

3. Et lors d’un effort musculaire ?

3.1. L’acide CO2,H2O cède un proton à la base H2O :

CO2,H2O + H2O(l) = HCO3–(aq) + H3O+ équation (2)

3.2. Domaines de prédominance des espèces du couple CO2,H2O / HCO3– :

3.3. Pour pH = 7,4 > pKa la base HCO3– prédomine.

3.4. La dissolution du dioxyde de carbone libère des ions oxonium H3O+ (cf. réaction 2) dans le sang.

[H3O+] augmente, or pH = – log [H3O+] donc le pH diminue.

pH pKa = 6,4

CO2,H2O HCO3–

3.5. HbO2(aq) + H3O+ = O2(aq) + HbH+(aq) + H2O équation (3)

L’apport d’ions H3O+ dû à la réaction d’équation (2), favorise la réaction en sens direct d’équation (3).

Ainsi, les ions oxonium sont consommés ce qui évite la diminution du pH sanguin évoquée en 3.4. et ce

qui permet la libération de dioxygène nécessaire à l’effort musculaire.

4.Empoisonnement au monoxyde de carbone

4.1. Hb(aq) + CO(aq) = HbCO(aq) (équation 4) avec K4 = 7,5  107

K4 = ( )

( ) ( )

1aq éq

aq aqéq éq

HbCO

Hb CO

   

      

( )

( )

aq éq

aq éq

HbCO

Hb

  

  

= K4.[CO(aq)]éq

( )

( )

aq éq

aq éq

HbCO

Hb

  

  

= 7,5107  2,010-4 = 1,5104

Au regard du tableau, la personne ressent des maux de tête.

4.2. Hb(aq) + CO(aq) = HbCO(aq) (équation 4) avec K4 = 7,5  107 = ( )

( ) ( ).

aq éq

aq aqéq éq

HbCO

Hb CO

  

      

Hb(aq) + O2(aq) = HbO2(aq) (équation 1) avec K1 = 3,0105 = 2( )

( ) 2( ).

aq éq

aq aqéq éq

HbO

Hb O

  

      

HbO2(aq) + CO(aq) = HbCO(aq) + O2(aq) (équation 5) avec K5 = ( ) 2( )

2( ) ( )

.

.

aq aqéq éq

aq aqéq éq

HbCO O

HbO CO

      

      

On remarque que K5 = K4 / K1

K5 =

( )

( ) ( )

2( )

( ) 2( )

.

.

aq éq

aq aqéq éq

aq éq

aq aqéq éq

HbCO

Hb CO

HbO

Hb O

  

      

  

      

= ( ) ( ) 2( )

( ) ( ) 2( )

. .

.

aq aq aqéq éq éq

aq aq aqéq éq éq

HbCO Hb O

Hb CO HbO

          

          

K5 = 7

5

7,5 10

3,0 10

 = 2,5102

4.3. En augmentant la concentration de dioxygène dissous dans le sang [O2(aq)], le quotient de réaction Qr,5

augmente. Qr,5 devient supérieur à K5, ainsi la réaction en sens inverse est favorisée : la sous-unité

d’hémoglobine peut à nouveau assurer le transport du dioxygène.

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