La chimie du dopage

Chapitre 13 – quantité de matière et concentration molaire
Thèmes « santé » - « sport »
-
Activité 1 :
La chimie du dopage
Savoir la signification de la quantité de matière et savoir son unité.
Savoir l’expression de la concentration massique/molaire d’une espèce moléculaire/ionique
dissoute.
Situation déclenchante :
Armstrongdéchudeses7titresduTourde
Franceparl’UCI.
PalmarèsduTourdeFrance:
entredopageetsoupçons!
2012
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2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
BradleyWiggins
CadelEvans
AlbertoContador
AlbertoContador
CarlosSastre
AlbertoContador
FloydLandis
LanceArmstrong
LanceArmstrong
LanceArmstrong
LanceArmstrong
LanceArmstrong
LanceArmstrong
LanceArmstrong
MarcoPantani
JanUllrich
BjarneRiis
MiguelIndurain
RAS
RAS
Dopé
Soupçons
RAS
Soupçons
Dopé
Dopé
Dopé
Dopé
Dopé
Dopé
Dopé
Dopé
Soupçons
Soupçons
Dopé
Soupçons
Le dopage est la pratique consistant à absorber des substances ou à utiliser des actes médicaux afin
d'augmenter artificiellement ses capacités physiques ou mentales.
L'érythropoïétine (EPO) est une hormone naturelle stimulant la production de globules rouges, qui sont
produits par la moelle osseuse. Une quantité élevée de transporteurs d'oxygène permet d'augmenter
l'apport en O2 aux tissus. Elle a été intensivement utilisée dans le cyclisme et probablement
l'ensemble des sports d'endurance dans les années 1990.
Le dopage met en danger la santé du dopé. Plusieurs coureurs cyclistes qui ont avoué avoir pris de
l'EPO, ont raconté que leurs soigneurs les réveillaient la nuit pour leur faire faire de l'exercice afin
d'éviter un arrêt cardiaque. En effet, l'amélioration de l'oxygénation des muscles s'obtient grâce à une
augmentation du nombre des globules rouges, ce qui épaissit le sang. Quand le cœur, au repos,
ralentit, le sang devient de moins en moins fluide, et peut arrêter le cœur. Des études ont montré
que l'espérance de vie d'un joueur professionnel de football américain ne dépassait pas 55 ans dans les
années 1990 et que pour les coureurs participants du tour de France, le risque de décès cardiaque
avant 45 ans est cinq fois supérieur à la moyenne.
La lutte antidopage s’appuie notamment sur des prélèvements de sang ou d’urine.
Nous allons étudier comment les laboratoires d’analyse de ces échantillons expriment leurs
résultats et introduire une nouvelle unité de comptage très utilisée en chimie : la mole.
Clara pratique le cyclisme féminin en compétition. Après un contrôle, peut-on affirmer qu'elle
s'est dopée ?
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Travail à effectuer
A – Y-a-t-il plus de molécules de cholestérol que de molécules de glucose dans un litre de sang de
Clara ?
Quelques informations :
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1. Quel est le nombre de molécules de glucose et de cholestérol contenues dans un litre de sang de Clara ?
mtot (glucose)=
Glucose:Laconcentrationmassiquedeglucoseestde
1,20g.L—1.Quellemassetotaledeglucoseya-t-ildans
1Ldesang?
Déterminons maintenant la masse d’une molécule de m1(glucose)=
glucose de formule C6H1206: cette molécule contient 6
atomes de carbone, 12 atomes d’hydrogène, et 6
atomes d’oxygène. Dans l’énoncé, on donne la masse
d’un atome de chacun de ces éléments chimiques.
Quelleestlamassed’unemoléculedeglucose?
N(glucose)=
Enfin déterminons le nombre de molécule de glucose,
notéN(glucose).Nousavonspourcelalamassetotale
deglucoseetlamassed’unemoléculedeglucose.
mtot(cholestérol)=
Cholestérol:Laconcentrationmassiqueducholestérol
estde1,86g.L—1.Quellemassetotaledecholestéroly
a-t-ildans1Ldesang?
Déterminons maintenant la masse d’une molécule de m1(cholestérol)=
cholestérol de formule C27H48O: cette molécule
contient 27 atomes de carbone, 48 atomes
d’hydrogène, et 1 atome d’oxygène. Dans l’énoncé, on
donnelamassed’unatomedechacundeceséléments
chimiques. Quelle est la masse d’une molécule de
cholestérol?
N(cholestérol)=
Enfin déterminons le nombre de molécule de
cholestérol, noté N(glucose). Nous avons pour cela la
massetotaledecholestéroletlamassed’unemolécule
decholestérol.
2. Donner l’expression de la concentration massique. Cette grandeur est-elle un bon indicateur du nombre de
molécules dans une solution ?
Cm=
Rappeler l’expression littérale de la concentration
massique,notéeCm.
Réponse:
La concentration massique «Cm» est un bon
indicateur du nombre de molécules si elle est
Justification:
proportionnelleàcenombredemolécules.
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B - Que représente une mole ?
Les analyses sanguines mentionnent souvent deux concentrations différentes pour une espèce donnée :
la concentration massique, qui s'exprime en g/L, et la concentration molaire, en mmol/L : «millimole
par litre ».
Voici une discussion entre quelques élèves :
« Mole, c'est le diminutif de molécules. »
« C'est forcément un paquet de molécules. »
« Je pense que c’est une certaine masse... »
1. Déterminer la masse d'une mole de glucose et celle d'une mole de cholestérol.
Lamassed’unemoledeglucoseest:
Laconcentrationmassiquedeglucoseestde1,20g.L—1
Saconcentrationmolaireestde6,67mmol.L—1
Cela signifie que dans 1 L de sang il y a 1,20 g de
Car:
glucose qui correspond à 6,67 mmol de glucose. Un
produit en croix permet de déterminer la masse de
glucosed’unemoleconnaissantlamassede6,67mmol
Un raisonnement analogue permet d’avoir la masse Lamassed’unemoledecholestérolest:
d’unemoledecholestérol:
Car:
2. En utilisant les résultats de la première partie, déduire le nombre de molécules dans une mole de
glucose puis le nombre de molécules dans une mole de cholestérol. Commenter le résultat obtenu.
Lenombredemoléculedeglucosedansunemolede
glucoseest:
Dans la question A-1) on a montré que dans 1 L de
sang, il y avait 1,20 g de glucose, soit 6,67 mmol de
glucose,soit4,02.1021moléculesdeglucose.
Car:
Un produit en croix judicieusement choisi permet de
déterminerlenombredemoléculedeglucosedansune
moledeglucose.
4
Dans la question A-1) on a montré que dans 1 L de
sang,ilyavait1,86gdecholestérol,soit4,81mmolde
Lenombredemoléculedecholestéroldansunemole
decholestérolest:
21
cholestérol, soit 2,91.10 nombre de molécule de
cholestérol.
Car:
Un produit en croix judicieusement choisi permet de
déterminerlenombredemoléculedecholestéroldans
unemoledecholestérol.
Commentaire:
Commentaire:
Danslesdeuxcalculsprécédents,ontrouvequedans
unemoledeglucoseilya6,03.1023moléculesde
glucoseetdansunemoledecholestérolilya6,03.1023
moléculesdecholestérol.
3. La concentration molaire constitue-t-elle un bon indicateur du nombre de molécules dans une
solution ?
Réponse:
Laconcentrationmolaire«C»estunbonindicateur
dunombredemoléculessielleestproportionnelleàce
nombredemolécules.
Justification:
C-Pourconclure
Dans la vie de tous les jours, il est d'usage de compter les objets en les regroupant par paquets (boîtes
de 6 ou 12 oeufs, lots de 4 ou 12 yaourts...). Le chimiste procède de la même façon en regroupant les
entités d'une même espèce chimique.
1. Quelle définition peut-on donner à la mole ?
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2. Quel nombre d'entités une mole contient-elle ?
3. Que représente la concentration molaire en espèce chimique d'une solution ? Donner son
expression, on appellera « nX » la grandeur dont l’unité est la mole.
D - Dopée ou non ?
En utilisant les documents fournis, vous devez rédiger un rapport argumenté à l'UCI sur le cas de Clara.
Il vous est demandé d’étudier deux indicateurs pour éviter toute contestation de votre rapport.
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