Biophysique de l’eau et des solutions

Cours de Biophysique II.

Pr. BIYI

BIOPHYSIQUE DE L’EAU ET DES SOLUTIONS L’eau revêt une importance particulière :  En biologie : plus des 2/3 du poids de l’organisme  En biophysique : liquide de référence  En pharmacie : solvant de la majorité des médicaments. Tous les êtres vivants contiennent de l'eau (95 % pour les méduses, 50 % pour les spores). Chez l'homme, exceptions faites destissus osseux et adipeux (environ 30 %), la teneur en eau des principaux tissus varie de 75 à 80 %. L'eau totale représente environ 65-70 % du poids corporel L'eau totale se répartit en: Eau intracellulaire : environ 40 % du poids corporel (soit environ 30 L pour un adulte de 70 kg) Eau extracellulaire : environ 20 % du poids corporel  3/4 en eau interstitielle = 16 % (12 L)  1/4 en eauplasmatique = 4,5 % (3 L) I. STRUCTURE DE LA MOLECULE D’EAU : La présence d’un dipôle permanent permet aux molécules d’eau de s’unir entre elles. A l’état liquide, une molécule d’eau est assez fortement liée aux autres molécules d’eau proches. Elle est par contre faiblement liée aux molécules situées à distance. A l’état solide, les molécules d’eau occupent des positions bien définies les unes par rapportaux autres (dans les cristaux de glace).

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II. LES SOLUTIONS : A. Définition : Tout mélange d’au moins deux substances, tel que les molécules constituant le mélange soient réparties de façon entièrement homogène. Ce mélange comprend : - le solvant (dans les milieux biologiques c’est surtout l’eau) - le ou les solutés (corps dissous). B. expressions dela concentration : 1. concentration pondérale : Cp = m V m = masse des solutés V= volume de solution en Kg / m3 ou (g / l)

2. concentration molaire ou molarité: C molaire : nombre de mole Volume Si on a affaire à plusieurs molécules ou ions en solution, la concentration osmolaire ou osmolarité est la somme des concentrations molaires. C osmolaire = Σ C molaire

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3. concentration molale ou molalité: C molale : nombre de mole (du soluté) Masse du solvant Si le solvant est l’eau (1litre d’eau pèse 1Kg), la concentration molaire est égale à la concentration molale. S’il s’agit de solution

macromoléculaire, l’égalité n’est plus respectée. (Dans un litre de plasma, il n’y a que 94% d’eau, le reste est occupé par des macromolécules). 4.concentration équivalente: L’équivalent est l’expression d’une quantité de matière chargée en solution. C’est la fraction de mole d’ion portant la charge Q0 = 96500 coulomb Relation entre nombre d’équivalent et nombre de mole : Un ion à « z » charges élémentaires (z = valence) et en quantité égale à n moles porte une quantité d’électricité Q. Q = N x Q0 Q = e x z x n (mole) x N (N = nombre d’Avogadro =6,23 x 1023) Q = 1,6 x 10-19 x 6,023 x 1023 x z x n Q = 96500 x z x n Q peut s’écrire Q= N x 96500 N x 96500 = 96500 x z x n

N=zxn
(N = nombre d’équivalent)  S’il s’agit d’un ion monovalent : une mole correspond à un équivalent  Si l’ion est divalent : une mole correspond à deux équivalents et ainsi de suite.

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 Concentration équivalente : CQ =NQ V NB : dans une solution électriquement neutre, la somme des équivalents positifs est égale à la somme des équivalents négatifs. Σ eq + = Σ eqC. Solubilité : La liaison des molécules du solvant (l’eau pour de nombreux liquides biologiques) avec les corps en solution trouve son expression dans le phénomène de solubilisation. Le corps peut comporter des groupements hydrophiles capables de se lieravec le dipôle de l’eau, et des groupements hydrophobes avec les quels l’eau est faiblement liée.  Trois types de forces sont à considérer : o les forces eau – eau o les forces eau – soluté o les forces soluté – soluté  Si l’ordre de grandeur des forces eau-soluté est plus élevé que celui des liaisons eau-eau et soluté-soluté le corps sera soluble (et vice versa). D. Composition des solutions...
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