Aurélie 04/12/10
 

 

Appareil excito-moteur, l'acide lactique, polymère biodégradable : BTS esthétique cosmétique 2010

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Lors de l'un des modes de fonctionnement, l'appareil excito-moteur est relié à un oscilloscope dont le balayage est enclenché. L'oscillogramme obtenu est représenté ci-dessous et les réglages effectués sur l'oscilloscope sont les suivants :
- sensibilité verticale k = 20 mV / div
- sensibilité horizontale ( base de temps ou balayage ) : 0,5 ms / div.

Choisir le ou les qualificatif(s) que l'on peut donner à cette tension parmi ceux proposés ci-dessous en justifiant botre ou vos choix.
Continue, variable, périodique, alternative, sinusoïdale, rectangulaire, triangulaire.
Variable : la valeur de cette tension n'est pas constante.
Périodique : cette tension se reproduit identique à elle même au bout d'un certain temps, appelé période.
Calculer l'amplitude, la période et la fréquence du signal.

Amplitude : 2 div soit 2*20 = 40 mV.
Période : 4 div soit T = 4*0,5 = 2 ms = 2 10-3 s.
Fréquence f = 1/T = 1 /
2 10-3  = 500 Hz.
Représenter l'oscillogramme que l'on obtiendrait si le balayage est supprimé.
On observerait un trait vertical de hauteur  2 divisions.



Le muscle stimulé peut être assimilé à une résistance d'environ 2 kW.
Calculer l'intensité maximale qui traverse le muscle étudié.
I = U / R = 40 10-3 / 2 000 = 2,0 10-5 A.
Indiquer la durée du temps de repos entre deux stimulations ainsi que la proportion qu'il représente sur la durée du signal.
3 div soit 3*0,5 = 1,5 ms soit les 3/4 d'une période ou trois fois plus grand que le temps d'excitation.


 

Quel que soit le type d'utilisation de l'appareil, on considère que la puissance électrique est la même. La nouvelle  tension maximale émise par l'appareil excito-moteur est maintenant de 80 mV, sa fréquence de 1000 Hz et la proportion entre le temps de repos et le temps d'excitation est resté le même que précédemment.
Tracer le nouvel oscillogramme obtenu, sachant que les réglages de l'oscilloscope n'ont pas été modifiés.
Période T = 1/1000 = 0,001 s = 1 ms ( soit 2 div). Amplitude 80 mV soit 4 div.


L'énergie consommée pour une séance est E =102 103 unités du système international ( SI). La durée d'une séance est t =20 minutes. La puissance de l'appareil est P = 85 W.
Vérifier que la valeur numérique est cohérente avec les données et préciser l'unité.
E = P x t avec t = 20 x 60 = 1,2 103 s.
E = 85 *
1,2 103 = 102 103 J ( joules).





Une mauvaise utilisation de l'appareil peut générer des crampes. Un muscle qui travaille trop longtemps est soumis à l'apparition d'acide lactique conduisant à la formation de crampes. L'acide lactique appartient à la famille des acides alpha-hydroxy dit AHA. On donne la formule semi-développée de l'acide lactique : CH3-CHOH-COOH.
Recopier la formule et entourer les groupes fonctionnels. Préciser leurs noms.

Donner la définition  d'un  carbone  asymétrique.
Atome de carbone tétragonal, relié à 4 substituants différents.

Repérer le ( les) atome(s) de carboe asymétrique(s) à l'aide d'un astérisque (*).

Pour déterminer la concentration d'une solution d'acide lactique, on effectue un dosage pH-métrique de V =20,0 mL de cette solution, à l'aide d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium ( soude) de concentration molaire CB=0,05 mol/L. On obtient le tableau suivant :
V soude
en mL
0 2,0 4,0 6,0 8,0 10 11 11,5 12 12,5 13 14 16
pH 2,7 3,2 3,6 3,9 4,2 4,6 4,9 5,3 8,2 10,9 11,2 11,5 11,8
points particuliers A

B



C


D
Ecrire l'équation de la réaction chimique qui se produit lors du dosage.
CH3-CHOH-COOH + HO- = CH3-CHOH-COO- +H2O.
Donner, parmi ces 4 points, celui qui correspond le mieux à l'équivalence acido-basique. Justifier.
Au voisnage de l'équivalence acido-basique, on observe une brutale variation du pH : donc point C.
Le volume de soude versée en ce point est VE = 12 mL.
En déduire la concentration molaire C de la solution d'acide lactique.
A l'équivalence, quantité de matière de soude : VECB = 12 10-3 *0,05 =6 10-4 mol.
Quantité de matière d'acide lactique : CV = 20 10-3C mol.
20 10-3C = 6 10-4  ; C =  6 10-4  / 20 10-3 = 0,03 mol/L.
Citer le point permettant de déterminer graphiquement le pKa et donner la valeur de pKa de l'acide lactique.
A la demi-équivalence ( point B) le pH est égal à la valeur du pKa du couple acide / base : pKa = 3,9.








L'acide polylactique est un polymère entièrement biodégradable. Il est utilisé pour remplacer les sacs plastiques jusqu'ici distribués dans le commerce et également en chirurgrie où les sutures réalisées avecc des polymères biodégradables sont décomposées par  réaction avec l'eau ou sous l'action d'enzymes.
On fait réagir deux molécules d'acide lactique entre elles.
Ecrire l'équation associée à cette réaction.

Préciser le nom et les caractéristiques e cette réaction.
L'estérification est lente, athermique et limitée par l'hydrolyse de l'ester.
En fait, dans les conditions optimales de température, de pression et de catalyseur, la réaction précédente se poursuit entre un très grand nombre de molécules d'acide lactique et on obtient le PLA 100 ( polylactic acid 100 ).
Indiquer le type de réaction dont il s'agit.
Polymérisation, polycondensation entre un acide et un alcool avec élimination d'une molécule d'eau.
Donner le motif du PLA 100 et préciser la signification de 100.
Le polymére compte en moyenne 100 motifs élémentaires.





 








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