EXERCICE I Transport du dioxygène dans le sang 6,5pts

EXERCICE I. TRANSPORT DU DIOXYGÈNE DANS LE SANG (6,5 points)
2007/03 Nouvelle Calédonie session remplacement 2006 CORRECTION
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1. Transport du dioxygène dans l'organisme par l'hémoglobine du sang
1.1. n0 = [pic]
n0 = [pic] = 9,4(10-4 mol
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
1.3. Taux d'avancement final : (f = [pic] alors xf = (f.xmax
xf = 0,97(9,4(10-4 = 9,1(10-4 mol (calcul effectué avec la valeur non
arrondie de xmax)
|1.4.équation chimique | Hb(aq) + O2(aq) = HbO2(aq) |
|État du |Avancement|Quantités de matière (mol) |
|système |(mol) | |
|État initial|x = 0 |n0 |excès |0 |
|En cours de |x |n0 - x |excès |x |
|transformati| | | | |
|on | | | | |
|État final |xmax |n0 - xmax |excès |xmax |
|si totale | | | | |
|État final |xf |n0 - xf |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.
Par proportionnalité : nS = [pic].xf
nS = [pic] = 4,5(10-2 mol (calcul effectué avec la valeur non
arrondie de xf)
2. Libération du dioxygène au niveau des organes
2.1. Qr1 = [pic]
Qr1 = [pic] = 9,0(105
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- :




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. [H3O+] augmente, or pH = - log [H3O+] donc le pH
diminue.


3.5. HbO2(aq) + H3O+ = O2(aq) + HbH+(aq) + H2O équation (3)
L'apport d'ions H3O+ dû à la réaction d'équation (2), favorise la réaction
en sens direct d'équation (3). Ainsi, les ions oxonium sont consommés ce
qui évite la diminution du pH sanguin évoquée en 3.4. et ce qui permet la
libération de dioxygène nécessaire à l'effort musculaire.

4. Empoisonnement au monoxyde de carbone
4.1. Hb(aq) + CO(aq) = HbCO(aq) (équation 4) avec K4 = 7,5
( 107
K4 = [pic]
[pic] = K4.[CO(aq)]éq
[pic] = 7,5(107 ( 2,0(10-4 = 1,5(104
Au regard du tableau, la personne ressent des maux de tête.
4.2. Hb(aq) + CO(aq) = HbCO(aq) (équation 4) avec K4 = 7,5 ( 107
=[pic]
Hb(aq) + O2(aq) = HbO2(aq) (équation 1) avec K1 = 3,0(105 =
[pic]
HbO2(aq) + CO(aq) = HbCO(aq) + O2(aq) (équation 5) avec K5 =
[pic]
On remarque que K5 = K4 / K1
K5 = [pic]= [pic]
K5 = [pic]= 2,5(102
4.3. En augmentant la concentration de dioxygène dissous dans le sang
[O2(aq)], le quotient de réaction Qr,5 augmente. Qr,5 devient supérieur à
K5, ainsi la réaction en sens inverse est favorisée : la sous-unité
d'hémoglobine peut à nouveau assurer le transport du dioxygène.
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pH

pKa = 6,4

CO2,H2O

HCO3-