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Terminale S ± Partie 2 : Comprendre : Structure et transformation de la matière. DS n° 3 / 24 pts : Réaction par échange de protons - page 1 / 3

EXERCICE 1 : E / 18 pts

Lors des efforts physiques, des mécanismes biologiques ont pour conséquence la production d'acide

aujourd'hui un indicateur de plus en plus utilisĠ pour Ġǀaluer l'impact d'un entraŠnement.

En effet, pendant un exercice, la concentration en ions lactate dans le sang augmente. Dès 1930, Owles

définit un niveau métabolique critique, appelé " seuil lactique ͩ, par l'intensitĠ d'edžercice au-dessus de

baisse.

D'aprğs http://www.volodalen.com

Données :

Valeurs normales dans le sang, ă 37 ΣC et en l'absence d'efforts : pH sanguin = 7,4 (limites compatibles avec la vie : 7,0 à 7,8 unités de pH) ; le pH intramusculaire varie entre 7,1 et 6,1 ; concentration en ions hydrogénocarbonate (aussi appelés ions bicarbonate) : [HCO3-]0 = 25 mmol.L-1 ; le CO2 dissous dans le sang est sous la forme H2CO3 (aq) ; concentration en CO2 dissous dans le sang : [H2CO3]0 = 0,9 mmol.L-1 ;

1. L'acide lactique

famille chimique correspondante. pH et tampons dans l'organisme

Comme les protons sont en partie captés par les divers tampons cellulaires (composés phosphatés, protéines, acides

cellules et dans le sang malgré de fortes sollicitations de la glycogénolyse. La glycogénolyse est le processus par lequel

le glycogène présent dans le foie est transformé en glucose à destination du sang. Cazorla, Petibois, Bosquet, Léger ; " Lactate et exercices : mythes et réalités », STAPS Terminale S ± Partie 2 : Comprendre : Structure et transformation de la matière. DS n° 3 / 24 pts : Réaction par échange de protons - page 2 / 3

Le " seuil lactique », facteur déterminant de la performance en course longue telle que la course cycliste,

est utilisé dans le suivi des cyclistes.

Il correspond à la concentration en ions lactate à ne pas dépasser pour optimiser les performances et

limiter la fatigue. On fixera la valeur de ce " seuil lactique » à 3,0 mmol.L-1. lactate.

2.3. Comparer les quantités de matière en ions oxonium H3O+ (aq) et en ions lactate produites lors de la

réaction 1.

2.4. En déduire quel serait le pH du sang quand le " seuil lactique ͩ est atteint, lors d'un effort, en absence

de régulation. En déduire si une régulation du pH sanguin est nécessaire.

3. Régulation du pH sanguin

On s'intéresse à la régulation par le système " tampon bicarbonate » faisant intervenir le couple H2CO3

(aq) / HCO3- (aq). On raisonnera en l'absence de toute autre rĠaction acido-basique. considérée comme totale (réaction 2). plasmique baisse ».

H2CO3, la valeur de la concentration de H2CO3 ă l'Ġtat final a augmentĠ par rapport ă sa ǀaleur normale et

vaut [H2CO3]f = 3,9 mmol.L-1.

Henderson- Hasselbach :

3 23
[]6,1 log[] f f

HCOpHH CO

Après avoir calculer les concentrations effectives, montrer que 3 23
f f HCO H CO

с 5,6 ă l'atteinte du seuil

lactique.

3.4. Dans le cas où

3 23
f f HCO H CO = 5,6 , calculer la valeur du pH. Cette régulation du pH sanguin est-elle efficace ? l'organisme. Terminale S ± Partie 2 : Comprendre : Structure et transformation de la matière. DS n° 3 / 24 pts : Réaction par échange de protons - page 3 / 3

EXERCICE 2 GLUCOLIQUE. / 6 PTS

de betterave ou de raisin.

Grâce à son excellente capacité à pénétrer la peau, il est très utilisé dans les produits de soins. Il permet

d'améliorer la texture et l'apparence de la peau. Il peut réduire les rides, l'acné ou l'hyperpigmentation.

pKa (acide glycolique / ion glycolate) = 3,83. Indiquer en justifiant si les réponses sont justes ou fausses. a) b) Le document 1 est le c) L Terminale S ± Partie 2 : Comprendre : Structure et transformation de la matière. DS n° 3 / 24 pts : Réaction par échange de protons - page 4 / 3

Correction exercice 1 :

/18pts / 3pts

1.1. +

1.2. ++ L'acide lactique possède un groupe carboxyle COOH associé à la famille des acides carboxyliques et un groupe

hydroxyle OH associé à la famille des alcools.

2.1.+ Pour trouver la formule de l'ion lactate, il faut enleǀer un proton H+ à

enlève le proton H+ appartenant au groupe carboxyle COOH associé à la famille des acides carboxyliques.

Réaction (1) AH +H2O A- + H3O+

2.4.+++ Lorsque le seuil lactique est atteint, on a [A-] = 3,0×10-3 mol.L-1.

Comme [H3O+] = [A-] et que pH = -log[H3O+], on aurait un pH = - log (3,0×10-3) = 2,5. n'est pas compatible aǀec la ǀie.

3. Régulation du pH sanguin / 9pts

Réaction (2) AH + HCO3- AE A- + H2CO3

Cette phrase est correcte car les ions lactate sont des produits, leur concentration augmente tandis que les ions

bicarbonate HCO3- sont des réactifs alors leur concentration diminue.

3.2.+++ Lorsque le seuil lactique est atteint la concentration en ions lactate vaut

[A-] = 3,0×10-3 mol.L-1 formé 3,0×10-3 mol.L-1 de H2CO3.

Par ailleurs, les données indiquent que la concentration dans le sang valait initialement

[H2CO3]0 = 0,9 mmol.L-1 = 0,9×10-3 mol.L-1.

Lă encore, si l'on raisonne pour 1 L, il y avait déjà 0,9×10-3 mol de H2CO3 par litre sang et s'ajoute 3,0п10-3 mol.

1 L de sang contient donc 0,9×10-3 + 3,0×10-3 = 3,9×10-3 mol.

On retrouve bien [H2CO3]f = 3,9 mmol.L-1

A partir d'un tableau d'avancement :

mmol AH + HCO3- AE A- + H2CO3

E.i 3 25 0 0.9

E.x 3 - x 25 - x x 0,9 + x

E.f 0 22 3 3,9

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3.3.++ D'aprğs les donnĠes la concentration en ions hydrogĠnocarbonate (с bicarbonate) dans le sang ǀaut

[HCO3-] = 25 mmol.L-1 et le texte en début de partie 2 indique que cette concentration baisse. La réaction 2 permet

Pour 1 L, il reste 25 - 3,0 = 22 mmol de HCO3-.

Donc [HCO3-]f = 22 mmol.L-1.

On peut calculer le rapport

3 23
[]22 [ ] 3,9 f f HCO H CO = 5,6 comme indiqué.

3.4.++ On peut alors calculer le pH du sang au seuil lactique si la réaction (2) assurait seule la régulation du pH de

l'organisme. pH = 6,1 + log 3 23
f f HCO H CO pH = 6,1 + log 5,6 = 6,8 < 7,0

Cette valeur est trop basse par rapport aux valeurs limites compatibles avec la vie indiquées dans les données.

3.5.+ Il est indiqué que le pH sanguin vaut 7,4 or le système " tampon bicarbonate ͩ seul permet d'obtenir un pH de

6,8. D'autres systğmes tampons permettent forcĠment de compenser cette diffĠrence de pH.

CICE 2 COLIQUE. / 6 PTS

Indiquer en justifiant si les réponses sont justes ou fausses. a) alcool. Faux, il y a une fonction alcool et une fonction acide carboxylique. b) Faux- spectre de la molécule ; c) Faux

Faux, chaque signal correspond à un singulet.

Acide prédomine base prédomine Terminale S ± Partie 2 : Comprendre : Structure et transformation de la matière. DS n° 3 / 24 pts : Réaction par échange de protons - page 6 / 3quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46

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