2007/03 Nouvelle Calédonie session remplacement 2006

EXERCICE I. TRANSPORT DU DIOXYGÈNE DANS LE SANG (6,5 points)

CORRECTION http://labolycee.org ©

1. Transport du dioxygène dans l’organisme par l’hémoglobine du sang m 1.1. n0 = M ( Hb) 15 n0 = = 9,4×10–4 mol 4 1, 6 × 10 1.2. Le dioxygène étant en excès, le réactif limitant est Hb et serait totalement consommé : n0 – xmax = 0. xmax = n0 = 9,4×10–4 mol × x 1.3. Taux d’avancement final : τf = f alors xf = τf.xmax xmax –4 –4 xf = 0,97×9,4×10 = 9,1×10 mol (calcul effectué avec la valeur non arrondie de xmax) × Hb(aq) + O2(aq) = HbO2(aq) 1.4.équation chimique État du Avancement Quantités de matière (mol) système (mol) État initial x=0 n0 excès 0 En cours de excès x x n0 – x transformation État final si xmax n0 – xmax excès xmax totale État final xf n0 – x f excès xf Dans l’état final, le volume V = 100 mL de sang contient xf mol de sous-unités d’oxyhémoglobine HbO2, soit 9,1×10–4 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. V Par proportionnalité : nS = S .xf V 5, 0 nS = × 9,1× 10−4 = 4,5×10–2 mol (calcul effectué avec la valeur non arrondie de xf) × 0,100 2. Libération du dioxygène au niveau des organes  HbO2( aq )   1 2.1. Qr1 =  Hb( aq )  . O2( aq )   1  1 −3 9,1× 10 Qr1 = = 9,0×105 × 2,8 × 10−4 × 3, 6 × 10−5 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– :
CO2,H2O pKa = 6,4 HCO3– pH

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.