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Exercice
On dissout m=2 g d’un hydrocarbure volatil dans m’=100 g de benzène à 20°C. Latension de vapeur de ce dernier s’abaisde 74,66 à 74,01 mm Hg.1.Calculer la masse molaire de cethydrocarbure2.Donner sa formule brute sachant qurenferme 94,4 % en masse de carbone.
Benzène : M’=78 g.mol-1.
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Exercice
1014
yx
1
00
HC : 10ye t14x Soit1001785,6.ye t
10017894,4.12x y12xM
HC:bruteFormule
%5,6H 94,4%C:masseen% )2
mol.g178M
'M'm
Mm
Mm
nnn
f
f PP
f .PP )1
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Exemple 11Un volume de 0,1 L de sang à 0°C est enéquilibre avec de l’azote gazeux pur àpression 2 atm .
1.Calculer le volume gazeux d’azote dissdans le sang.2.Même question si on remplace l’azote par de l’air ( 80% d’azote , 20% d’oxygà la pression 2,5 atm.Azote s = 0,023 L.L-1 de sang. atm -1
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Exemple 111. v = s Pi V = 0,023. 2. 0,1 =4,6 mL2. v’ = s P’i V
P’i = 2,5 . 0,8 = 2 atm ( Pressionpartielle)soit v’= 4,6 mL
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1 .Conductivité d’une
solution
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COMPORTEMENT DES
SOLUTIONSELECTROLYTIQUESRésistance électriquebeaucoup plus faible que larésistance de l’eau pure Entre deux solutions deconcentrations ioniquesdifférentes apparaît une ddp
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Principe de la conductivité
L
V+ -
CeqS
S
E
U- .E U+.E
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Définition de la conductivité
sectiondeSurfaceSLongueurL
).m(m / siemens .m
1SLG
RSL
1-1
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Résistance et conductance
G
1
SUCF
LRELV
SUECFSvCFI
SvtCFSLCFQ
ioniqueVitessev ;tQ
I ;IV
R
eq
eqeqeqeq
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Formule générale de la
conductivité
UCFRSL
eq
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Remarques
La conductivité dépend :1. de la concentration molaire du
soluté2. de la nature des ions
3. de la température
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Conductivité d’une soluti
112
eqanioniquecationique
V.s.mU
anioniqueMobilitéE / vU
cationiqueMobilitéE / vUCoulombs50096FaradayF
)UU(FC
courantlenttransporteionsleslaquelleavecfacilité:physiqueSens
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Exemple 1Soit une solution d’acide chlorhydriquede 10 mmole/l . Les mobilités des ionsH+ et Cl- sont respectivement égales à35 m/s et 7,63 m/s pour un champde 1 V/cm , à une température de25°C.
Calculer la conductivité et la résistivitéde cette solution.
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Exemple 1
.m 34,21
.m0,42630,0763 35,0
10.63,710.63,7.10.10u.F.m
10.3510.35.10.10u.F.mmole/m10L / mmole10m
V.s.m10.63,7u
V.s.m10.35)m.V(10
)s.m(10.35u
11
285
285
3
1128
112812
16
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Conductivité équivalente
)UU(F 1:infinieDilution
:limite eéquivalentConductionEq.m.
courantdetransportauionchaquede
leindividuelionParticipat:)UU(FC
121
eq
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Exemple 2La conductivité d’une solution aqueuse électrolyte du type AB 2 de concentration15 mmol.L-1 est σ = 24 Ω-1.m-1. Sa
conductivité équivalente à dilution infinieest Λ∞=400 Ω-1.cm-2. Eq-1.Calculer son degré de dissociation et sa
constante d’équilibre.
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Exemple 2
)(mol.m1)(mol.L10Ket0,1
USI10.4
Eq.m..10.400Eq.cm.400
mol.m15mol.L015,0m;m.24:N.A
1m4K
.m4
.m4 m4C
.C
23-21-6-
2
1214121
3-1-11
23
eq
eq
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QCM1
Soit une solution électrolytique , sel d’acide faible. Quel(s) élément(s) nedépend(ent) pas de son coefficient dedissociation :A.La résistivité de la solutionB.Le pH
C.La molaritéD.L’abaissement cryoscopiqueE.L’osmolarité
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QCM2La migration électrique :A. est un transport de type passifB. est en rapport avec un gradient de potentiel
électriqueC. entraîne un flux électrique de solvantD. est seule responsable du flux de la membrane
cellulaireE. provoque un courant électrique dont le sens
est toujours opposé au gradient de potentiel
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QCM3Une membrane dialysante sépare deux solutions
électrolytiques de concentration inégale. Dans des compartiments se trouve une macromoléculeneutre, l’état d’équilibre est tel que : A.L’électroneutralité de part et d’autre de lamembraneB.L’égalité des concentrations de chaque ion part et d’autre C.L’existence d’une ddp entre les côtés de membrane rapidement résolutiveD.L’établissement d’une contre-pression osmotiqueE.Un flux de migration non négligeable
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Relation conductivité-concentration
m
σ H2SO4
KOH
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Relation cond. Eq. -Concentration
m
Electrolytes forts
Electrolytes faibles
Ceq
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Interprétation de la relationcond. eq - concentration
Deux interprétations possibles :m↑ ↓ Le nombre d’ions ↓ Λ ↓
( Valable pour les électrolytes faibles )=1 Molécules complètementdissociées ; m↑ Activité ionique diminue↓
(cas des électrolytes forts )
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Activité d’une solution Concentration d’une solution idéale quiprésenterait la même conductivité que lasolution réelle.
a = m
= Coefficient d’activité
Faible concentration : = 1Forte concentration : < 1
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2 .Mesure de la
conductivité
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Conductimétrie
G = 1/RCONDUCTIMETRE
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QCM5Concernant la mobilité d’un ion soumis
l’action d’un champ électrique A.Elle est indépendante de la viscosité du
milieuB.Elle est toujours identique pour deuxions de même chargeC.Elle dépend de l’intensitédu champ
électriqueD.Elle s’effectue toujours à vitessecroissanteE.Elle génère une force de frottement
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QCM6Concernant la membrane cellulaire :A.Les forces dues aux gradients transmembranairesde concentration et de potentiel électrique sont demême sens pour les ions K+ et Cl- , mais elles sontopposées pour l’ion Na+ B.Elle a une face interne toujours électronégativeC.Elle a une face externe électropositiveD.La ddp est supérieure à 50 mV dans le cas descellules excitables
E.Les mécanismes de transport actif explique laconstance des concentrations ioniques intra etextracellulaires
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Pont de Wheatstone
R R2
R3R1
Equilibre R = R1R2/R3 σ = k/R
k=L/S Facteurgéométrique
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Conductivité du plasma
1-12corrigé
mesurécorrigé
.cm10.2,1
normale)(Valeur75-70(g/l)protéinesdeTauxP
P22,0100100
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3 .Mobilité ionique
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Définitionsoit un ion dans un champ électrique E,qui se déplace dans un solvant ( avecfrottements). Sa vitesse estconstante en régime permanent. Ondéfinit la mobilité U +cation U+.E =vet U
-anion U
-.E =v
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Exemple 3Etablir la dimension de la mobilité U enl’exprimant en masse (M), temps (T) intensité électrique (I).
12
2
12
1
M.T.IU
T.L.M
T.I.T.LU
T.I
T.L.M
q
FE
T.Lv;EvU
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Formule de la mobilité d’un ion
frictiondetcoefficienf électron;chargee
;ionvalencez ;f ze
f QU
E.QE.U.f v.f Equilibre
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Aspects physico-chimiques dela mobilité
La mobilité ionique est fonctionde la nature de l’ion (Q et r) du milieu dans lequel il se déplace
itécosvis;rayonr r6
QU
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Exemple 4
V107,2.10
1,0.10010.7L.
uvELV
LVE
e17C10.1,27
7,2.10-..10.2.106ru6Q
r6f avec f Q
E
vu 2)
pHpH0Q:ampholytesProtéines
0QnégativeMobilité )1
7-3
19
7-9-4-
i
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Ordres de grandeurLes mobilités ioniques : 2 à 10microns/s pour un champ de1V/cm ( 2.10-8 à 10-7 m2.V-1.s-1)
Les ions OH- et H + sont
beaucoup plus rapides : 20 et30 microns/s.
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QCM4A.Pour les électrolytes forts, est toujourségal à 1 mais l’activité diminue quandconcentration augmenteB.L’intensité du courant augmente avec concentrationC.Pour un électrolyte faible, à forte dilution lecoefficient d’activité tend vers 1 D.La force ionique caractérise l’environnemioniqueE.La force ionique du plasma est de 0,145
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QCM7
La mobilité d’un ion dans un chaélectrique:A. dépend dans certains cas du pH de lasolution aqueuseB. dépend de la concentrationC. est à la base de l’analyse pa
électrophorèseD. est fonction de la charge de l’ion E. est sa vitesse de migration
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Exemple 4Une protéine a une mobilité u= -7,2 10-7m.s/V.m-1 dans un milieu tampon liquide de pH=8,6 et deviscosité η=0,2mPa.s. Cette particule est sphériquede rayon r=1nm.1.Situer son pH isoélectrique et calculer la chargeprise par cette particule à ce pH.2.Quelle tension faut-il appliquer entre les
électrodes distantes de 10 cm pour qu’elle déplace de 7 mm en 100s?
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Mobilité et courants ioniquesCourant cationique
Courant anioniqueuu
u
I
It
uuu
IIt
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Exemple 5
Soit un acide AH dont l’ion A - aune mobilité de 5 m/s parvolt/cm. Quelle est la proportiondu courant cationique?t + = 30/35 = 86 % par les ionsH+
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4 .
Potentiel d’électrode et loi de Nernst
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Oxydation et réductionOxydation = perte d’électrons :M =Mz+ + ze-
M z+= Forme oxydée
Réduction = gain d’électrons M z+ + ze- = M
M = Forme réduite
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Exemple 3
Fe 2+ = Fe 3+ + e-
Reducteur = Oxydant + ze-
Réaction Redox
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Potentiel d’électrode :Formule de Nernst
Soit le couple rédox : Ox/RédOx + ne- =β Réd
a
alog
n059,0
EE K298T
1)aa(standardélectroded'PotentielE
volts)enEetE( aaln
nFRTEE
Réd
Ox0
RédOx0
0Réd
Ox0
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Exemple 4
Vérifier qu’à 25°C, on a
1-
1-1-
96500C.molfaradayLeF
.molJ.K8,31Rparfaits,gazdestetanConsR
:Données
Xlogn059,0
XlnnFRT
E
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Exemple 4Sachant que lnX=ln10 x logX et que pour 25°C ,T = 298 °K
Xlogn059,0
Xlogx10ln96500n
298x31,8Xln96500n
298x31,8
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Les différents typesd’électrodes
1.L’électrodemétallique (M z+ /M)2.L’électrodeà hydrogène 3.L’électrode métallique inerte (solution contenant forme oxydée etforme réduite d’une mêmsubstance, exemple Fe 3+ / Fe 2+ )
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L’électrode métallique Electrode métallique plongeant dans unesolution d’un de sessels ( Couple Mz+ /M)
/Zn)Zn ( ZnSOdansZn
standardPotentielE
Mlogz059,0)M / M(EE
24
0
zz0
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Exemple5Calculer le potentiel d’une lame d’argent plongeant dans une solution de Ag NO3 deconcentration m= 1 mmol.l-1.
On donne E0(Ag+/Ag) = 0,80 V
Ag=Ag++e- E = E0 + 0,059 log m = 626mV
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L’électrode à hydrogène
Couple H+/H 2
Une électrode en platine dans une solution acidecontenant les ions H + Au contact de l’électrodeil y a échange d’e- entre H + et H 2.
2 H3O+ + 2e- = H2 (g) + H2O
normalesolutiondansElectrode(0EOHlog058,0EE atm1P
P
OHlog059,0EE
0
302H
2H
30
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Exemple 6Calculer le potentiel d’une électrode hydrogène ( pH2 = 1 atm) plongée danschacune des solutions suivantes à 20°C.1.HCl 0,1 mol.l-12.HCOOH 0,15 mol.l-1 ( = 0,03)3.H2SO4 0,1 mol.l-14.NaOH 0,1 mol.l-1
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Exemple 6
V754,010log059,0E
10-OH
KeOH mol.l1,0-OH.4
mV 7,40m2log059,0E3.
mV136mlog059,0E2.
mV 58OHlog059,0E.1
13
133
1-
3
’él d é lli
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L’électrode métalliqueinerte
Fe
Felog059,0)Fe / Fe(EE
FeeFe:Fe / Fe:CouplestandardPotentielE
RédOx
log059,0EE
2
3
230
23230
0
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Exemple 71. Calculer le potentiel d’une électroinattaquable de platine plongée dans une
solution de sels ferreux et ferrique àconcentrations égales sachant queE(Fe 3+/Fe 2+)=0,77V
2. Calculer le potentiel lorsque[Fe 3+]=2[Fe2+]
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Exemple 7
V0,787log20,059V0,77E 2
Fe
Fe
V77,0Fe
Felog 058,0EE
V0,77E eFeFe
2
3
2
3
0
032
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Oxydo-réduction
Une réaction d’oxydation ne s’effectqu’en présence d’un accepteur d’électron Couples : Ox1/Réd 1 et Ox 2/Réd 2
Ox1 + n1e- = Réd1
Réd2= Ox2 + n2e-n2Ox1 + n1Réd2 = n2Réd1+ n1Ox2
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Exemple 8Oxydation du Cu+ ( cuivreux) par Fe 3+ ( Ferrique)
Cu+
= Cu2+
+ e-
Fe 3+ + e- = Fe 2+
Cu+ + Fe 3+ = Cu2+ + Fe 2+
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Pont salin
Pile électrochimique
E1
M+
E2 > E 1
N+
KCl concentrémV
m1 m2
+-
Ie-Anode Cathode
Cl- K+
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f.e.m d’une pile
mmlog
z059,0E :zvalencede
métalmêmeund'sconstituéesontélectrodes les Si
mlogz059,0EE
mlogz059,0
EE
EEE
12
22
022
11
011
12
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Mesure du pHPile avec :-Electrode de référence impolarisable : E2-Electrode de mesure ( à hydrogène) dansune solution de concentration inconnue
T=20°C
E(V)= E2 + 0,058 pH
l
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Exemple 10On considère la pile suivante :
Données numériques :
T=298°K;E0(Fe3+/Fe 2+)=0,77V;E0(Ag+/Ag)=0,80V1.Calculer la f.e.m E de cette pile2.Quelle est la relation entre E 0 de la pile et la
constante d’équilibre de la réaction chimilorsque la pile débite. Calculer cetteconstante.
Agmol.l1,0Ag mol.l1,0Fe
mol.l1,0FePt 1-
1-2
1-3
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Exemple10… 1.Couple Fe3+/Fe 2+ : Fe3++ e- = Fe 2+ E1 = E0 (Fe3+/Fe 2+ )+ 0,059 log[Fe3+]/[Fe 2+]Couple Ag+/Ag : Ag++ e- = AgE2= E0 (Ag+/Ag )+ 0,059 log[Ag+]Réaction : Ag++ Fe 2+ = Ag + Fe3+
Ag Fe
FeK
2
3
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Exemple12…
Klog059,0EE
V029,01,0.1,0
1,0log059,077,080,0E
Ag Fe
Felog059,0)Fe / Fe(E)Ag / Ag(EE
0
3
223
00
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Exemple12
1010K:AN
10K 059,0EE
Klog
Klog059,0EE
059,0)029,0(03,0
059,0E0E
0
0
QCM8
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QCM8A.Dans une pile électrochimique enfonctionnement, la réaction qui se produit estforcéeB.La loi de Nernst dit que le potentiel pris parune électrode trempant dans une solutiondépend : du couple étudié, et desconcentrations (ou des pressions pour les gaz)des espèces intervenant dans le coupleC.Lorsqu’une pile débite, la masse de l’électrpositive ne diminue jamaisD.Le pont salin est nécessaire aufonctionnement de la pileE.Les ions se déplacent à l’intérieur desolutions et du pont salin
QCM9
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QCM9Données:E0(H+/H 2)=0V; E0(Fe2+/Fe)=-0,44V;; E0(Ag+/Ag)=0,80VA 25°C, par rapport à l’électrode normad’hydrogèneA.Le potentiel d’une lame de fer plongeant dans solution centimolaire de sulfate de fer vaut -0,38 VB.Le potentiel de la lame de fer vaut -0,50 VC.Le potentiel d’une lame d’argent plongeant danssolution de nitrate d’argent à 10-3 mol.L-1 vaut -0,62VD.Le potentiel de la lame d’argent vaut 1,32 V E.Le potentiel de la lame d’argent vaut 0,62 V
QCM10
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QCM10… On réalise la pile suivante : Zn/Zn 2+//Pb 2+/PbVolume des solutions V=100ml[Zn2+]=5,0.10-2 mol.L-1, [Pb2+]= 1,0.10-2 mol.L-1
La constante de réaction ayant pour réactifsles ions Zn2+ et le métal Pb a pour valeurK=2.10-21.Un voltmètre est inséré dans le circuitextérieur, sa borne + est reliée à la lame dezinc et sa borne –à la lame de plomb
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QCM10A.L’équation de réaction de la pile est : Pb2+ + Zn=Zn2++ PbB.L’équation de réaction de la pile est : Zn2++ Pb = Pb2+ + ZnC.La valeur de la tension affichée au voltmètre estpositiveD.À l’intérieur de la pile, les électrons sdéplacent de la lame de zinc vers la lame de plombE.Quand la pile s’arrête de fonctionner, le quotiede réaction a pour valeur Qr=5.
l
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Exemple 13
Solution 1 : Fe (NO3)2 -Electrode en FerSolution 2 : Ag(NO3) - Electrode en AgSolutions reliées par un conducteur
Activité de Fe (NO 3)2 : a = 2 mol/lMolarité de Ag(NO3) : c = 2 mol/lddp mesurée entre les 2 solutions : 1241
mvCoefficient d’activité de Ag+ ?
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Exemple 13
22121
22
2
11
V241,12log106,0
alog206,0
EEV
AglogZ
06,0E:2Solution
Felog
Z
06,0E:1Solution
ca C;27àV06,0
FRT
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Potentiel de diffusion
1 2
A -
B +
m
[A- ] 1 = [A- ]2 [B+]1 = [B+] 2
Potentiel d’équilibre : Equ
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Potentiel d équilibre : Equ.Gibbs-Donnan
1 2
V 2V 1
- +
A-B+
[A- ]1 . [B+]1 = [A- ]2 . [B+]2
[A-]1 <
[B+]1 >
[A-]2
[B+]2
E ti d N t
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Equation de Nernst
)C27T(
(mV) A
Alog
z
60
A
A
LnzF
RT
VV
2
1
2
121
C diti d’é ilib
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Condition d’équilibre
l
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Exemple14
Solution contenant des ions Cl-, Na+, K+, CO3H-, Ca++,
diffusibles à travers unemembrane.
Quel est le potentiel équilibre?
Exemple 14
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Exemple 14
23
13
2
1
2
1
2
1
2
121
HCO
HCOLn
FRT
Cl
ClLn
FRT
Ca
CaLn
FRT
K
KLn
FRT
Na
NaLn
FRTVV
E l 15
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Exemple 15On considère 2 compartiments A et Bséparés par une membrane perméable au K +.Les concentrations en A et B sont
respectivement 0,1Met 0,01M.1.Calculer la ddp VA-VB pour laquelle l’ion K+ est à l’équilibre?
2.Pour cette ddp, quelle est la valeur duflux net de K +?
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Exemple 15
2. A l’équilibre le flux net d’ions K+
estnul.
mV60VV10log60
01,01,0
log60VV
BA
BA
Exemple 16
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Exemple 16On considère 2 compartiments A et Bséparés par une membrane perméablecontenant HCO3
- aux concentrations 1M et0,1M, respectivement. La ddp entre A et B
est VA-VB = +100 mV1.L’ion est-il à l’équilibre ? Satisfait-il àl’équation de Nernst? 2.Si l’ion n’est pas à l’équilibre, danssens la force électrochimique va-t-elle lefaire migrer?
E l 16
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Exemple 161. Potentiel d’équilibre pour l’ion : (VA-VB) eq= +(60)log(1 / 0,1)= +60log10
(VA-VB) eq= +60 mV(VA-VB) eq est différent de V A-VB
Pas d’équilibre électrochimique pourl’ion 2. z(VA-VB) <z (VA-VB) eq : Diff B Az(V
A-V
B) >z (V
A-V
B) eq : Diff A B
Flux B A
Macromolécule neutre :
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Macromolécule neutre :Phénomène de Donnan
Membrane dialysante séparant deuxsolutions ioniques de concentrationsdifférentes : dans un descompartiments se trouve unemacromolécule électriquementneutre incapable de traverser lamembrane
Equilibre de Donnan
Etat d’équilibre de Donnan
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Etat d’équilibre de Donnan 1. Electroneutralité de part et
d’autre de la membrane 2. Concentrations ioniques égales
de part et d’autre 3. ddp nulle entre les côtés de la
membrane
4. Contre pression osmotique liéeà la concentration de lamolécule neutre non diffusible
Macromolécule chargée :
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Macromolécule chargée :Phénomène de Donnan
Membrane dialysante séparantdeux solutions ioniques deconcentrations différentes: dansun des compartiments unemacromolécule non diffusible
chargée électriquement ( Ex :RNaz Rz- + z Na +)
Equilibre de Donnan
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Equilibre de Donnan
-
O -
O+
membrane dialysante
O -
O -
O -
O -
O -
O+
O+
O+
O -
O -
O -
O -
O -
O -
Etat final
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
U
Etat initial
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+O+
-+
Etat d’équilibre de Donnan
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Etat d’équilibre de Donnan… 1.Electroneutralité de part et d’autre de lamembrane ( ex : capillaire sanguin, glomérulerénal …) 2.La non égalité des concentrations de chaque
ion diffusible ( Présence macro-ion) de part etd’autre de la membrane3.ddp non nulle entre les côtés de la membrane4. Pression osmotique plus forte que celle dueau macro-ion ( Pression oncotique>Pressionprotéines)
Et t d’é ilib d D
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Etat d’équilibre de Donnan 5.Le macro ion repousse les ions de sonsigne de l’autre côté de la membrane 6.Le potentiel de Donnan V2-V1 est tel que
le côté de la membrane où est présent lemacro ion non diffusible se charge de sonsigne
Exemple 17
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Exemple 17On considère 2 compartiments A et B, de volume
constant, séparés par une membrane perméable aux ions K + et Cl - , mais imperméable aux ions Y - Compartiment A : [K+]A = [Y- ]A= 0,1 MCompartiment B : [K+]B = [Cl- ]B= 0,1 M1. En quoi la membrane est-elle de Donnan?2. Les ions sont- ils à l’équilibre? 3. A l’équilibre, quelles sont les concentrations
des différents ions dans chaquecompartiment? Quelle sera la ddp entre A etB.
Exemple 17
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Exemple 17 … 1. Membrane de Donnan, puisqu’ e
est perméable à K +, Cl- , mais pas àY-.
2. Au départ l’ion Cl- n’est pas àl’équilibre. Le flux Cl- va de B versA (VA-VB) < 0 Flux K+ de Bvers A.
Exemple 17 …
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Exemple 17 … 3. A l’équilibre :[K+]A [Cl- ]A= [K+]B [Cl- ]B
( Eq. Gibbs-Donnan ) (1)Electroneutralité [K+]A = [Cl- ]A+[Y] (2)[K+]B = [Cl- ]B (3)
Conservation de la matiére [K+]A + [K+]B = 0,2M (4)
[Cl-
]A+ [Cl-
]B=0,1M (5)[Y] = 0,1M (6)
Exemple 17 …
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Exemple 17 … (1) + (3) [K+]A [Cl- ]A= ([K+]B)2
(4) + (5) (0,2- [K +]B) (0,1- [Cl - ]B)=([K+]B)2
Ou (0,2- [K +]B) (0,1- [K +]B)= ([K+]B)2
(0,2x0,1)- [K +]B(0,2+0,1)+ ([K +]B)2 =([K+]B)2
(0,2x0,1)= [K +]B (0,2+0,1)
Exemple 17
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Exemple 17
[K+
]B =0,02/0,3=0,066M= [Cl-
]B[Cl- ]A=0,033M, [K +]A =0,133M,[Y]=0,1M
VA-VB = -60 log ([K+
]A / [K+
]B )=-18mV
Exemple 17 :Autre méthode
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Exemple 17 :Autre méthode
([K+
]A +x) x=([K+
]B -x) ([Cl-
]B -x) (0,1+x) x=(0,1 -x) (0,1 -x)x2 +0,1x= x 2 -0,2x+0,01
0,3 x =0,01 x = 0,01/0,3 =0,033 Mx=[Cl- ]A=0,033M,[K +]A=x+0,1 =0,133M[Cl- ]B=0,1-0,033=0,066M= [K +]B
QCM11
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QCM11De part et d’autre d’une membrane de dialyse, on a27°C, 2 solutions à l’équilibre avec :
A.[H+]2= 10 mmol/LB.[H+]2= 4 mmol/LC.[H+]2= 8 mmol/LD.[H+]2= 2 mmol/LE.Autre réponse
P-10 en mmol/L HCO3- en mmol/L H+ en mmol/L
Solution 1 1,5 ? 16Solution 2 0 ? ?
QCM12
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QCM12La différence de potentiel (V 1-V2) de partet d’autre de la membrane vaut :A.-24 mVB.-18 mVC.-10,5 mVD.-36 mVE.Autre réponse
QCM13
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QCM13… Soit une cellule excitable avec les données suivantes :
Parmi les réponses proposéesA.-89 mVB.-78 mVC.-65 mV
D.50 mV E.78mV
Concentration (mEq/L) Intracellulaire ExtracellulaireNa+ 36 240K+ 210 7Cl- 15 300
QCM13
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QCM13Choisir celle qui correspond à 27°C:1. Au potentiel de repos2. Au potentiel d’action 3. Au post-potentiel4. Au potentiel d’équilibre des ions K+
QCM13
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QCM13
mV5036
240log60
Na
Nalog60U
mV89210
7log60
K
Klog60U
mV7830015
log60
Cl
Cllog60U
i
eNa
i
eK
e
iCl
QCM13
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QCM13
Potentiel de repos = -78 mVPotentiel d’action = 50 mV Post potentiel = -89 mV
Potentiel d’équilibre des ions K+ = -89 mV
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Défi iti
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Définition
On appelle diagramme deDavenport les graphes
donnant l’évolution des iocarbonate HCO3- (aq) en
fonction du pH de l’organism
Lois de variation de
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Lois de variation de[HCO3
- ]
constanteb
.pHLmmol.25
DE)ladepenteou(ferméssystèmesdestamponpouvoirpH
HCO
COdu(DE)ionéquilibratd'droitesdeFamille:bpH.HCO
:variePSi
isobarescourbesdeFamille:10.P.03,0HCO
:constantemaintenueestPSi
poumonslesdansCOenpartiellepressionP
1-1-
-3
2-3
2CO
6,1-pH2CO
-3
2CO
22CO
Définitions
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Définitions•On appelle point normal, le point Nreprésentant un état acido-basique normalsoit [HCO3
-]=24 mmol.L-1 et pH=7,40.
•L’isobare passant par le point normal eappelé isobare normale .•La droite normale d’équilibration (DNE)
correspond à la droite d’équilibratiopassant par N.
Isobares et droites
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d’équilibration
pH
PCO2 mmHg
•N
[HCO3-]mmol/L
40 <40>40
24
7,4
DNE
Isobarenormale
vi - ve +50 UNaPotentield’ ti
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i e(mV)
0
- 78
- 89 PostPotentiel
t
t
Potentielde repos
Stimulation
Perméabilité
50 ms
PNa+
PK+
UCl
+50 UNa
UK
d’action
Activité électriquede la cellule
Mécanismes de compensation
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Mécanismes de compensation
pH
•N
[HCO3-]mmol/L
24
7,4Acidose Alcalose
I
III
II IV
I et III : compensationII et IV : double agressionmétabolique et respiratoire
.M1
. M2
.P1P2.
Exemple 18
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pPlacer sur le diagramme de Davenport le point
représentatif d’un sujet: •A atteint d’une acidose respiratoire ncompensée•B atteint d’une alcalose métabolique compensée•C atteint d’une alcalose respiratoire partiellemcompensée
•D atteint d’une acidose mixte avec [HCO3-] normal•E atteint d’une agression totalement compenpar perfusion de bicarbonates
Exemple 18
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p
pH
•N
[HCO3-]mmol/L
24
7,4
.A .B
.C.D
.E
Exemple 19 …
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Exemple 19 … Soit le LEC d’un sujet avec un pH de [HCO3
-]=28 mmol.L-1, [CO2]=1,4 mmol.L-1Loi d’Henderson-Hasselbach :
pH= 6,1 + log 20 = 7,4
1.Si on ajoute 14 mmol de HClpar litre deLEC : en absence de tampon carbonique ouautres 14 mEq/L de H + pH =1,85
Exemple 19 …
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p2. Avec tampon carbonique :
HCO3- + H+ CO2 + H2O
[HCO3-] =28-14 = 14 mEq/L
[CO2]=1,4 + 14 = 15,4 mEq/L
pH = 6,1 + log 14/15,4 = 6,06->[H+ ] 15000 fois plus faible que sans
tamponAvec les autres tampons : pH >6,06
Exemple 19
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p3.[CO2] tend à rester en équilibre avec la P CO2.Si P
CO2= Cte = 40 mmHg --> CO
2éliminé et
revient à 1,4 mmol/LpH= 6,1 + log 14/1,4 = 7,1
4.Intervention du système respiratoire pour
l’hypercapnie-> PCO2 passe à 23 mmHg [CO2]=0,6 mmol/LpH= 6,1 + log 14 / 0,7 = 7,4
5.Le rein va finalement éliminer les 14 mmol enexcès, et régénérer les bicarbonates etramener [HCO3
-] à sa valeur initiale , laventilation diminue et PCO2 revient à 40 mmHg .
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Forces intermoléculaires
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Forces intermoléculaires
Force d’interactionmoléculaire
Energie de surfaceδW=σ δS(σ >0)
Energie de cohésion
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Energie de cohésion
C’est le travail à fournipour vaincre les forces decohésion
Exemple 1
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Exemple 1
Quel travail faut-il fournir ?1.Pour casser un bâton de craie de sectionS en deux morceaux, σ cr étant la tension
superficielle de la craie2.Pour pulvériser une goutte d’eau surface S en n gouttelettes de surface s.On donne σ
E de l’eau.
Exemple 1
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Exemple 11. Deux surfaces S sont nouvellementcrées
Wc = 2 σ cr. S
2. Surface initiale = S iSurface finale = S f = n.s
Wc = σ E(Sf - S i)
Energie d’adhésion
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Energie d adhésion C’est le travail à fournir pourséparer deuxphases ( liquide-solide par exemple) desurface S
Wa = (σ L+σ S – σ L/S) Sσ L= Cte tension superficielle du liquideσ S= Cte tension superficielle du solide
σ L/S = Cte tension superficielle du mélangeliquide-solide
Potentiel d’électrode
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Potentiel d électrode
Métal plongé dans une solution contenantl’un de ses sels Potentiel d’électrode
Ex : Fe (NO3)2 et une électrode en FerAg(NO3) et une électrode en Ag
Formule du potentield’él d L i d N
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MlnzFRT0EM
d’électrode : Loi de Nernst Zn
Zn++1
2ZnSO 4
2e -
Zn Zn++
MétalSolution
EM= Vmét-Vsol =
EM0= PotentielNormalZn/Zn++=-0,76
Mesure de ddp
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Mesure de ddp
ddp =V M-VN= E M-EN
M
M+
N
N+
Pont de KCl
concentré
Exemple 9
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pSolution 1 : Fe (NO3)2 -Electrode en FerSolution 2 : Ag(NO3) - Electrode en AgSolutions reliées par un conducteur
Activité de Fe (NO 3)2 : a = 2 mol/lMolarité de Ag(NO3) : c = 2 mol/lddp mesurée entre les 2 solutions : 1241
mvCoefficient d’activité de Ag+ ?
Exemple 9
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Exemple 9
22121
22
2
1
1
V241,12log106,0
alog206,0
EEV
AglogZ
06,0E:2Solution
FelogZ06,0
E:1Solution
ca C;27àV06,0
FRT
QCM2
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QLa mobilité d’un ion dans un chaélectrique:A. est fonction de la ddp électriqueB. dépend de la concentrationC. est à la base de l’analyse pa
électrophorèseD. est fonction de la charge de l’ion E. est sa vitesse de migration
Réponses QCM2
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p QLa mobilité d’un ion dans un chaélectrique:A. B. dépend de la concentrationC. est à la base de l’analyse pa
électrophorèseD. est fonction de la charge de l’ion E.
QCM3l d l f d d d l
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A.Un cristal de glace fond dans de l’eau pur
0°C mais il ne fond
pas dansune solution à 0°CB.Dans ce phénomène l’interface glace-liquide
joue le rôle de la membrane hémiperméableC. Osmomètrie et cryoscopie sont de même
nature mais ont des domaines d’applicatidifférentsD.Une solution de NaCl décimolaire à 27°Cdéveloppe une pression osmotique équivalente de
5m H2O et un T de 0,37°CE.Le T cryoscopique du plasma est de 0,56°C
Réponses QCM3
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A. B.Dans ce phénomène l’interface glace-liquide joue le rôle de la membrane hémiperméableC. Osmomètrie et cryoscopie sont de mêmenature mais ont des domaines d’applicatidifférentsD. E.Le T cryoscopique du plasma est de 0,56°C
QCM4L d i d' ti t d t l
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Les dosages sanguins d'un patient donnent lesrésultats suivants en mmol/l : Urée = 3.5.Magnésium=1; Sodium=142; Chlore=103.Potassium=5.4; Protéines=3; Glucose=3.8; Calcium=1.9. A. Si la masse molaire du glucose est de 180 g, onpeut en déduire une glycémie de 684 g/lB. Céq(Ca++)=3.8 mEq/lC. L'osmolarité réelle peut se mesurer par laméthode du cryoscopiqueD. Ceq(Na+)=142 Eq/l
E. Les données ci-dessus nous permettent d'avoir uneestimation de l'osmolarité de l'ordre de 296.7mosm.
Réponses QCM4L d g g i d' ti t d t l
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Les dosages sanguins d'un patient donnent lesrésultats suivants en mmol/l : Urée = 3.5.Magnésium=1; Sodium=142; Chlore=103.Potassium=5.4; Protéines=3; Glucose=3.8; Calcium=1.9.A. B.
Céq(Ca++)=3.8 mEq/l C.L'osmolarité réelle peut se mesurer par laméthode du cryoscopique D. E.
Les données ci-dessus nous permettentd'avoir une estimation de l'osmolarité del'ordre de 296.7 mosm .
QCM5
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Chez un sujet normal, suite à une restrictionde la diète hydrique, on observe uneaugmentation de 10 mEq/l de laconcentration plasmatique de l’ionNa+; lesautres modifications cationiques peuventêtre considérées comme négligeables, lecation principal étant l’ionsodium. Quelle estl’augmentationassociée de l’osmolarité
plasmatique (en mOsm/l)?A. 0,06 B. 0,5 C. 1,5 D. 10 E. 20
Réponses QCM5
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Chez un sujet normal, suite à une restrictionde la diète hydrique, on observe uneaugmentation de 10 mEq/l de laconcentration plasmatique de l’ionNa+; lesautres modifications cationiques peuventêtre considérées comme négligeables, lecation principal étant l’ionsodium. Quelle estl’augmentationassociée de l’osmolarité
plasmatique (en mOsm/l)?A. B. C. D. E. 20
QCM6 (suite QCM5)
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( )Le delta cryoscopique du plasma lu au 1/100de degré s’en trouve: A. réduit de 0,56°CB. réduit de 0,04°CC. réduit de 0, 02°CD. accru de 0,04°CE. accru de 1,86°C
Réponses QCM6
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Le delta cryoscopique du plasma lu au 1/100de degré s’en trouve: A. B. C. D. accru de 0,04°CE.
QCM7 (suite QCM5)L i d li
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La correction de cette anomalie pourra se
faire par :A. une évolution vers l’hypernatrémie B. une sortie d’eau plasmatique vers l’esp
interstitielC.une hypervolémie à partir de l’einterstitielleD. une fuite de protéines plasmatiques vers lesecteur extravasculaireE. une hyperhydratation intracellulaire
Réponses QCM7 (suite QCM5)L i d li
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La correction de cette anomalie pourra se
faire par :A. B.
C.une hypervolémie à partir de l’einterstitielleD.
E.
QCM8
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Concernant la mobilité d’un ion soumis à l’actd’un champ électrique A. Elle est indépendante de la viscosité du milieu
B. Elle est toujours identique pour deux ions demême charge
C. Elle dépend de l’intensitédu champ électriqueD. Elle s’effectuetoujours à vitesse croissanteE. Elle génère une force de frottement
QCM9L h i d’él h è
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La technique d’électrophorèse
A. Ne peut s’appliquer qu’à des moléculesneutres sans charge électriqueB. Nécessite l’application d’unchamp
électriqueC. Permet l’analysedes protéines plasmatiquesD. Sépare les molécules en fonction de leur
solubilité dans les lipidesE. Peut entraîner un déplacement dansl’albumineplasmatique
QCM10
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La présence d’unmacro ion non diffusible d’un côté d’unemembrane de dialyse
A. Est responsable d’unphénomène d’osmose B. N’empêche pas l’homogénéisationdes
concentrations en ions diffusiblesC. Entraîne l’apparition d’uneddp rapidement
résolutiveD. Aboutit à l’équilibrede DonnanE. Constitue une situation que l’onobserve « invivo » au niveau de la membrane capillaire
Exemple 4
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On réalise l’électrophorèse sur papier d’usolution de 2 protéines A et B. Une goutte desolution déposée sur la ligne de départdétermine une tache de diamètre d=5 mm. Lesconditions expérimentales sont U=100V;distance entre les électrodes : l=10cm; mobilitésélectrophorétiques :U A=4,5.10-7 SI; U B=5,5.10-7SI.Au bout de combien de temps et à quelledistance du point de départ peut-on considérer
que les deux protéines sont séparées?Que sepasse t- il si la diffusion n’est plus négligeable?
Exemple 4L di A B b d’
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Les distances parcourues par A et B au bout d’un temps t :lA = vA.t = uA.E.t et l B = vB.t = uB.E.tsoit
lA = uA.E.t0 = 2,25 cm ; lB = uB.E.t0 = 2,75 cmSi la diffusion n’estplus négligeable , elle augmente le
diamètre de la tache au cours de sa migration, le tempspour séparer A et B est plus long (intérêt de la petitetaille de la tache)
sec50
lU
E
0
0
B A
B A
uuU
dl t soit
uu E
d t
QCM11
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Q
Concernant la membrane cellulaire :A. Elle est perméable au sodiumB. Elle a une face interne électronégative
C. Elle a une face externe électropositiveD. Elle est imperméable à l’eau E. Elle est le siége de mécanismes de
transport actif
QCM12
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Q
L’équation de Nernst : A. Donne la ddp transmembranaireB. Concerne l’équilibre ionique
C. Est vérifiée si le courant de filtrationcompense le courant de migrationD. Donne la ddp qui annule le courant pour
un ion donnéE. S’applique au phénomène de Donnan
QCM13Une membrane dialysante sépare deux solutions
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Une membrane dialysante sépare deux solutionsélectrolytiques de concentration inégale, dans ldes compartiments se trouve une macromoléculeneutre, l’état d’équilibre est tel que : A.L’électroneutralité de part et d’autre de lamembrane
B.L’égalité des concentrations de chaque ion part et d’autre C.L’existence d’un potentiel de diffusion entre lcôtés de la membraneD.L’établissement d’une contre-pression osmotiqueE.Identique à la membrane du glomérule rénal
QCM13
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L’équilibre de Donnan : A. Est dû à la présence d’un ion non diffusible B. Entraîne une pression supérieure à celle
prévue par la loi de Van’t Hoff
C. Entraîne une égalisation de la concentrationdes ions non diffusiblesD. Entraîne une ddp de part et d’autre de l
membraneE. Est dû à la présence d’une molécule neutre ndiffusible
+K+
+Na+ ddpeq= +65 mV ddpeq= -95 mV
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+-
155 mEq/l4 mEq/l
-
12 mEq/l
145 mEq/l
+-Cl-
4 mEq/l
120 mEq/l
DM
ddpeq= -90 mV
Membranecellulaire
QCM14Concernant une membrane de Donnan :
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Concernant une membrane de Donnan :A. Pour supprimer l’effet Donnan il suffit d
travailler au pH isoélectrique pH i du macro-ionB. On peut rendre l’effet négligeable si on dialy
le macro-ion contre une solution très concentréed’électrolyte
C. L’effet Donnan diminue avec le rapport DonnanD. La pression osmotique due à l’effet Donnan
maximale si le macro-ion est opposé à de l’eaupure
E. Lorsque le pH de la solution est inférieure au pHila protéine est chargée négativement
QCM15Concernant la membrane cellulaire les
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Co ce a t a e b a e ce u a e esconcentrations ioniques EC et IC en mEq/l sont :[Na+]e=140, [K+]e=4, [Cl-]e=120[Na+]i=12, [K+]i=155, [Cl-]i=4A.Na+ tend fortement à rentrer dans la cellule
B.K+
tend à sortir de la celluleC.Cl- est à l’équilibre D.La perméabilité de Na + est environ 50 fois cellede K+
E.La constance observée des concentrationsioniques EC et IC s’explique par le transport ades ions.
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QCM15Concernant la membrane cellulaire les
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concentrations ioniques EC et IC en mEq/l sont :[Na+]e=140, [K+]e=4, [Cl-]e=120[Na+]i=12, [K+]i=155, [Cl-]i=4A.Na+ tend fortement à rentrer dans la cellule
B.K+
tend à sortir de la celluleC.Cl- est à l’équilibre D.La perméabilité de Na + est environ 50 fois cellede K+
E.La constance observée des concentrationsioniques EC et IC s’explique par le transport ades ions.
Effet Donnan
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QCM13Une membrane cellulaire au repos à 37°C sépare 2
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Une membrane cellulaire au repos, à 37°C, sépare 2milieux dans lesquels les concentrations ioniques sontles suivantes:Intra : [Na +]i= 12 mmol/L; [K+]i=150 mmol/LExtra:[Na +]e=140 mmol/L; [K+]e=6 mmol/LLe potentiel de repos est égal à -78,8 mV.Le rapport des mobilités u K/u Na est de l’ordre de: A.40B.50C.60D.70E.Autre réponse
QCM13 suite
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A un instant du potentiel d’action, la cellule éten cours d’activité, le rapport des mobilitdevient uK/u Na= 20 ( les concentrations sontconsidérées inchangées). La valeur du potentielde membrane est de l’ordre de : A.+70,5 mVB.+59,7 mVC.+52,7 mVD.+48,9 mVE.Autre réponse