Chapitre 5 : Les Solutions PDF

Chapitre 5: Les Solutions  Qu’est-ce Qu’est-ce qu’une qu’une solution ? solution ? Une solution est un mélange homogène de deux substances (ou plus) sous forme liquide, solide ou gazeuse. Constituant ma...

Chapitre 5: Les Solutions  Qu’est-ce Qu’est-ce qu’une qu’une solution ? solution ? Une solution est un mélange homogène de deux substances (ou plus) sous forme liquide, solide ou gazeuse. Constituant majoritaire = Solvant Constituant minoritaire = Soluté  Solution aqueuse :  Solvant = eau  Soluté  solide, liquide ou gaz Eau salée 2  Différents Qu’est-ce types qu’une de solution solution ? et solubilité La solubilité d’une substance (soluté) → la quantité de soluté qui se dissout dans une quantité donnée de solvant. Exemple : La solubilité du chlorure de sodium dans l’eau à 25°C est de 36 g de NaCl par 100 g d’eau, alors que celle de la graisse dans l’eau est pratiquement de zéro. 3  Solubilité Solubilit  é La Solubilité d’une substance dans une autre dépend des forces intermoléculaires. o Dispersion o Dipôle-dipôle o Pont hydrogène + Forces Ions - dipôle Ions - dipôle KF  K+ + F- 4  Solubilité Solubilité  Des forces intermoléculaires s’établissent entre toutes les substances présentes : Une solution se forme si Interaction solvant-soluté  autres interactions 5  Solubilité Solubilit  é « Qui se ressemble s’assemble » ou « Like dissolve like » Solutés polaires ou Solutés non polaires ioniques Application : les vitamines ADEK liposolubles 6  Composition d’une solution Composition des = solutions Qté de soluté dans une solution  Concentration molaire ou molarité La concentration molaire représente la quantité de soluté (en moles) dans un litre de solution. Unité : mol/L (mol.L-1) ou M avec Cx = concentration molaire en x (mol/ ou M) nsoluté x = nbre de moles de soluté x (mol) Vsolution = volume total de solution (L) Solution 0,150 mol/L (ou M) en chlorure de sodium ?  1 litre de solution contient 0,150 mol de NaCl 7  Composition d’une CoVmposition des solutions solution  Concentration massique La concentration massique représente la quantité de soluté (en grammes) dans un litre de solution. Unité : g/L (g.L-1) avec x = concentration massique en x (g/L) msoluté x = masse de soluté x (g) V = volume total de solution Autres unités : mg/L ousolution mg/dL … (L) Solution 0,09 g/L en ion calcium ?  1 litre de solution contient 0,09 g (ou 90 mg) de Ca2+ 8  Composition Composition des solutionsd’une solution  Relation entre concentration molaire et concentration massique : Vsolution (L) Masse de soluté Concentration m (g) massique x Vsolution (L)  (g/L) :M xM :M xM (g/mol) (g/mol) : Vsolution Concentration Quantité de (L) molaire soluté x Vsolution Molarité n (mol) (L) C (mol/L ou M) 9  Composition Composition des solutionsd’une solution Le rapport par masse est le rapport de la masse de soluté et de la masse de solution, auquel s’ajoute un facteur de multiplication.  Pourcentage massique :  Masse de soluté (g ou mg) dans 100 g de solution Solution 36 g% en acide chlorhydrique ?  100 g de solution contient 36 g de HCl 10  Composition d’une Composition des solutions solution  Partie par million :  Masse de soluté (g) dans 106 g de solution  mg de soluté/kg de solution Solution aqueuse 15 ppm en ion potassium ? Très peu de soluté  1 Kg de solution contient 15 mg de K+  solution = 1 g/mL ou  1 L de solution contient 15 mg de K+ 1kg/L  Partie par milliard :  Masse de soluté (g) dans 109 g de solution  g de soluté/kg de solution Solution aqueuse 30 ppb en arsenic ? Très peu de soluté  solution = 1 g/mL ou  1 Kg de solution contient 30 µg de 1kg/L As 11  Composition Composition des solutionsd’une solution  Pourcentage volumique:  Volume de soluté (souvent en ml) par 100ml de solution  ml de soluté/100ml de solution Solution aqueuse 8% d’éthanol par volume ? (8%vol)  8ml d’éthanol par 100ml de solution 12  Préparation des solutions à partir d’un soluté Préparation des solutions  à partir d’un soluté solide solide Préparer 1L de solution de NaCl 1 mol/L ? nNaCl = 1 mol MNaCl = 58,44 g/mol mNaCl = 1. 58,44 = 58,44 g Solutés peu solubles ! 13  Préparation des Préparation dessolutions par dilution solutions d’une d’une  par dilution solution mère solution mère Une dilution consiste à ajouter du solvant à une portion de solution mère (= solution stock)  La quantité de soluté en mol (ou en g) n’est pas modifiée : ni = n f Ci. Vi = C f. Vf avec Ci = concentration molaire de la solution initiale (mol/L) Vi = volume prélevé dans la solution initiale (L) Cf = concentration de la solution finale Relation (mol/L)valable pour toutes autres concentrations volumiques (g/L, mg/L, V = volume de la mg/dL, solution …) finale (L) f 14 Préparation des Préparation dessolutions par dilution solutions d’une d’une  par dilution solution mère solution mère Préparer 3,00 L de solution de CaCl2 0,500 mol/L à partir d’une solution mère 10,0 mol/L ? Ci. Vi = C f. Vf ni = 10,0 (mol/L). 0,150 (L) = 1,50 mol nf = 0,500 (mol/L). 3,00 (L) = 1,50 mol 15  Préparation des Préparation dessolutions par dilution solutions d’une d’une  par dilution solution mère solution mère  Facteur de dilution (FD) Ci. V i = C f. V f Préparer 3,00 L de solution de CaCl2 0,500 mol/L à partir d’une solution mère 10,0 mol/L ? On dira que le facteur de dilution FD vaut 20 ou que la solution a été diluée 20 fois. 16  Solutions colloïdales Solutions formées par des molécules ou par des agrégats de petites molécules. Ex: les protéines se dissolvent dans l’eau  en présentant à leur surface externe exposée à l’eau, les groupes polaires que l’eau peut solvater.  et en enfermant vers l’intérieur les groupes non polaires. Lipide Protéines  Solutions colloïdales Les huiles et les graisses sont normalement insolubles dans l’eau. Mais, elles peuvent être rendues hydrosolubles pour autant que l’on parvienne à les recouvrir avec des groupes polaires. Les molécules offrant ces groupements polaires sont les agents tensio-actifs ou les surfactants Ex: les savons et détergents. Les parties lipophiles des surfactants plantent leurs chaînes lipophiles dans les gouttelettes lipidiques et laissent à leur surface les groupes polaires. Diffusion et osmose Diffusion des gaz respiratoires Cellules :Transport membranaire Sens du gradient de concentration Diffusion: Les molécules de solutés se déplacent de manière aléatoire au sein de l’eau, en se heurtant les unes aux autres ainsi qu’avec les molécules d’eau. - Elles se déplacent des zones où elles sont les plus concentrées vers les zones où elles le sont le moins. - La diffusion se termine lorsque la concentration en soluté devient uniforme.  Diffusion et osmose Osmose: processus de diffusion d’eau (solvant) à travers une membrane semi-perméable (membrane plasmique) d’une solution de concentration donnée vers une solution plus concentrée. Les membranes plasmiques, du fait de leur structure ne laissent pas passer les molécules de grande taille (ex: protéines, glycogène,...) Si une cellule est placée dans une solution qui est moins concentrée que le liquide intracellulaire:  les sels et autres petites molécules auront tendance à sortir de la cellule dans le sens de leur gradient de concentration.  L’eau, plus présente dans la solution moins concentrée en solutés aura tendance à rentrer dans la cellule. Si une cellule est placée dans une solution qui est plus concentrée que le liquide intracellulaire:  les sels et autres petites molécules auront tendance à entrer dans la cellule en suivant le sens de leur gradient de concentration.  L’eau, plus présente dans le liquide intracellulaire aura tendance à sortir de la cellule.  Pression osmotique - Pression qu’on doit appliquer sur une solution pour mettre fin à l’osmose. - La pression osmotique d’une solution est une mesure de sa concentration en eau: plus faible est la concentration en eau, plus forte est la pression osmotique.  Application médicale de l’osmose Flux net Flux net d’eau d’eau Vers  Une solution isotonique est une solution dont la pression osmotique est lal’extérieur même que celle des liquides organiques (ex: solution NaCl 0,9%).  Une solution hypertonique est une solution dont la pression osmotique est supérieure à celle des liquides organiques (solution NaCl > 0,9%).  Une solution hypotonique est une solution dont la pression osmotique est inférieure à celle des liquides organiques (solution  Osmolarité L’ Osmolarité est la concentration totale de soluté dans une solution. 1 Osmole= 1mole de particules en solution Exemples: - 1 solution de 1M de glucose contient une concentration de 1 Osm de glucose/L de solution. - 1 solution de NaCl 1M contient une concentration de 2 Osm de NaCl/L de solution (1 mole de Na + et 1 mol de Cl-). - 1 solution de CaCl2 1M contient une concentration de 3 Osm de CaCl 2 /L de solution. - 1 solution d’1 L contenant 1 mole de glucose et 1 mol de NaCl est de 3 Osm/L. - 1 solution ayant 3 Osm/L de concentration peut contenir : - Soit 3 moles de glucose - Soit 1 mole de glucose et 1 mole de NaCl - Soit 1,5 mole de NaCl, etc. Valeur à retenir L’osmolarité des liquides intracellulaires et extracellulaires est d'environ 300 mOsm. Lors par exemple d'une ingestion de sel ou d'une perte d'eau, l'osmolarité du liquide extracellulaire augmente. Le liquide extracellulaire et intracellulaire étant en équilibre osmotique, de l'eau devrait sortir des cellules. Afin de protéger les cellules de toutes variations de volume, l'osmolarité du liquide extracellulaire doit être parfaitement régulée.  Milliéquivalent Si la mole renseigne sur le nombre de molécules, l’équivalent renseigne sur le nombre de charges. Les cations et les anions peuvent avoir une ou plusieurs charges. – Na+, K+, Cl-, HCO3- ont 1 charge. – Ca2+, Mg 2+ , SO42- ont 2 charges. – PO43- a 3 charges. mEq= mmol X charge ionique Exemples : 1 mEq Na+ = 1 mmol Na+ 2mEq Ca2+= 1 mmol Ca2+ 3 mEq PO43- = 1mmol de PO43- Unité de concentration qui concerne les électrolytes. 1 mEq/ L= 1 milliéquivalent de soluté par L de solution  Cas clinique Vous avez des ampoules de magnésium 10 % pour préparer 18 mEq prescrits. Question : A combien de mmol correspondent les 18 mEq prescrits ? mEq= mmol X charge ionique  18 mEq Mg2+= 9 mmol Mg2+ 18 mEq 2 (Mg2+)