Don du sang ; dosage du diiode ; l'aspartame , Bac ST2S Polynésie 2018

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Lors d’une collecte au sein de son université, une étudiante décide d’effecteur un don de sang. Elle suit un parcours en quatre étapes : l’accueil, l’entretien préalable au don, le prélèvement, le repos/collation.
Profil de l'étudiante : Âge : 19 ans ; Taille : 1,65 m : Masse corporelle : 65 kg : Volume sanguin total estimé : 4,5 L
1. Conditions initiales et tension artérielle.
1.1. Justifier que l’étudiante remplit les conditions physiques initiales pour pouvoir effectuer un don de sang.
Le don possible pour toute personne âgée de 18 à 70 ans, mesurant plus de 1,36 m et pesant plus de 50 kg.
1.2. Lors de l’entretien préalable au don, le médecin mesure une pression artérielle systolique de 117 300 Pa juste au-dessus du coude de la patiente assise, son bras étant le long du corps.
1.2.1. Justifier le fait que la mesure de la pression artérielle soit réalisée juste au-dessus du coude.
Le coeur se trouve à la même altitude que le dessus du coude d'une personne assise.
1.2.2. Exprimer la tension artérielle T en fonction de la pression artérielle p et de la pression atmosphérique patm.
T = p -patm.
1.2.3. Montrer que la tension artérielle T vaut 16 000 Pa.
T = 117 300-101 300 = 16 000 Pa.
1.2.4. Justifier que la tension systolique de l’étudiante convient à un don de sang.
La tension artérielle systolique T dit être comprise entre : 10 cm Hg < T < 18 cm Hg.
1 cm Hg = 1333 Pa.
Pression systolique de l'étudiante :1 cm Hg = 1 333 Pa.
Pression systolique - pression atmosphérique =
16 000 / 1 333 ~ 12 cm Hg, valeur appartenant à l'intervalle [10 ; 18 cm Hg ]
2. Température corporelle.
L’étudiante a été malade une vingtaine de jours avant le don.
Le médecin qui réalise l’entretien préalable mesure sa température corporelle à l’aide d’un thermomètre auriculaire.
2.1.Compléter le diagramme des longueurs d’onde dans le vide par le nom des différents domaines, en utilisant les mots : « rayons X, infrarouge, ultraviolet»

2.2. Le thermomètre auriculaire enregistre une onde d’intensité maximale de fréquence f = 3,10×1013 Hz.
Montrer que la longueur d’onde λ dans le vide correspondant à cette onde vaut 9,68 ×10-6 m.
l = c / f = 3,00 108 /(3,10×1013) ~ 9,68 ×10-6 m~ 968 nm.
2.3. Justifier que le thermomètre auriculaire est sensible à cette onde.
On rappelle que 1 nm = 10-9 m.
Un thermomètre auriculaire contient un récepteur sensible au rayonnement infrarouge émis par le tympan et le tissu environnant. Il permet de déterminer la température du corps émettant ces ondes.
Une onde de longueur d'onde dans le vide égale  à 968 nm appartient au domaine infrarouge.
3. Volume de sang prélevé et durée du prélèvement.
3.1. Déterminer le volume maximal Vmax de sang qui pourrait être prélevé lors du don de sang de l’étudiante.
Volume de sang prélevé : inférieur à 13 % du volume sanguin total estimé à 4500 mL.
0,13 x4500 = 585 mL.
Par mesure de précaution, pour cette étudiante, le volume V prélevé sera de 480 mL.
Le débit volumique moyen D du système de prélèvement est estimé à D = 7,5×10-4 L·s-1.
3.2. Exprimer la relation entre le débit volumique D, le volume V et le temps t et indiquer les unités de chacune des grandeurs lorsque D est exprimé en L·s-1.
D = V / t aved D en L s-1, V en L et t en seconde.
3.3. Montrer que la durée de prélèvement du sang est d’environ 10 minutes.
t = V / D = 0,480 / (7,5 10-4) = 640 s soit 10 min 40 s.


 

Exercice II : Utilisation d’un antiseptique durant le prélèvement .
Avant de réaliser le prélèvement de sang, l’infirmier en charge de cet acte procède à la neutralisation de micro-organismes potentiellement présents sur la peau de l’étudiante au niveau de l’intérieur du coude.
Pour cela, il peut utiliser une solution antiseptique de Bétadine.
On désire vérifier la teneur en diiode d’une solution de Bétadine commerciale à 10 %.
1. Dilution de la solution commerciale.
La solution de Bétadine étant trop concentrée pour être dosée directement, il convient de la diluer au 1/20, c’est-à-dire de la diluer 20 fois.
Cocher le matériel de laboratoire nécessaire à la réalisation de la solution de Bétadine diluée parmi la liste proposée.
Le volume de la fiole jaugée doit être égal à 20 fois le volume de la pipette jaugée.

2. Dosage du diiode I2 contenu dans la solution de Bétadine diluée.
Le dosage d’une solution a pour but de déterminer sa concentration molaire.
On dose un volume V1 = 10,0 mL de solution diluée de Bétadine de concentration C1 par des ions thiosulfate S2O32- contenus dans une solution de thiosulfate de sodium de concentration C2 = 3,0×10-3 mol·L-1.
On ajoute quelques gouttes d’empois d’amidon à la solution diluée de Bétadine.
L’empois d’amidon donne une coloration bleue en présence de diiode.
Lors de ce dosage, les couples rédox mis en jeu sont :
I2 / I- dont la demi-équation correspondante est : I2 +2e- =2 I-.
S4O62- /S2O32- dont la demi-équation correspondante est : S4O62- + 2e- = 2S2O32- .
2.1. Indiquer les formules chimiques et la nature (oxydant ou réducteur) des réactifs mis en jeu dans la réaction chimique de ce dosage.
S2O32- est le réducteur et le diode est l'oxydant.
2.2. Annoter le schéma de montage du dosage.

2.3. En utilisant les demi-équations relatives aux couples rédox mis en jeu, montrer que l’équation de dosage est : I2 + 2 S2O32- ---> 2 I- + S4O62-.
 2S2O32- = S4O62- + 2e- ;
I2 +2e- =2 I-.
Ajouter et simplifier :
 I2 + 2 S2O32- ---> 2 I- + S4O62-.
2.4. Donner deux adjectifs qualifiant une réaction chimique de dosage.
Réaction rapide et totale.
2.5. Lors du dosage, la solution initialement colorée en bleue devient incolore. Indiquer le nom de ce point particulier du dosage et justifier le changement de couleur.
L'équivalence.
2.6. La décoloration totale de la solution bleue est observée pour un volume VE = 13,4 mL.
2.6.1. Montrer que : C1 = C2 ×VE/ (2×V1).
Quantité de matière de diiode : ndiiode = V1 C1.
Quantité de matière d'ion thiosulfate : nthio = VE C2.
D'après les nombres stoechiométriques de l'équation : nthio =2ndiiode  :
VE C2 = 2V1 C1 ; C1 = C2 ×VE/ (2×V1).
2.6.2. Calculer la valeur de la concentration C1 de la solution de Bétadine diluée.
13,4 x 3,0 10-3 / (2 x10,0)= 2,0 10-3 mol/ L.
3. Vérification du titre de la Bétadine commerciale.
3.1. Déduire, de la question 2.6.2, la concentration C de la solution commerciale de Bétadine.
2,0 10-3 x20 = 4,0 10-2 mol/ L.
3.2. Montrer que la quantité de matière n de diiode présent dans V = 100 mL de solution de Bétadine est n = 4,0×10-3 mol.
4,0 10-2 *0,1 = 4,0 10-3 mol.
3.3. Déterminer la masse m de diiode présent dans V = 100 mL de solution en considérant que la masse molaire moléculaire M du diiode dans la Bétadine vaut M = 2 344 g·mol-1. La valeur importante de cette masse molaire moléculaire s’explique par le fait que le diiode est emprisonné dans une macromolécule.
m = 4,0 10-3 x2344 = 9,376 ~9,4 g.
3.4. Comparer la valeur obtenue à celle indiquée sur l’étiquette du flacon de Bétadine ( 10 g de diiode pour 100 mL de solution).
Ecart relatif ( 10-9,4) / 10 x 100 = 6 %.





Repos et collation après le don (7 points)
Après un don de sang, il est important de bien s’hydrater et de se reposer pendant une vingtaine de minutes, durant lesquelles une collation est offerte.
L’étudiante choisit une boisson aromatisée à la fraise contenant un édulcorant, l’aspartame.
1. La molécule d’aspartame
Entourer et identifier les fonctions amide, amine, ester et acide carboxylique, présentes dans la molécule d’aspartame.

2. Hydrolyse de l’aspartame
Dans l’estomac, milieu acide, l’aspartame subit une transformation chimique appelée « hydrolyse ». Il se forme alors trois espèces chimiques : la phénylalanine, l’acide aspartique, le méthanol.
2.1. Justifier le fait que la molécule d’acide aspartique est un acide alpha-aminé.
La molécule d'acide aspartique possède une fonction amine et une fonction acide carboxylique portées par le même carbone.
2.2. Recopier la formule semi-développée de la molécule d’acide aspartique et repérer, par un astérisque (*), l’atome de carbone asymétrique.
2.3. Donner la représentation de Fischer du L-acide aspartique.

2.4. Indiquer la formule semi-développée de la molécule de méthanol.
CH3--OH.
3.1. Écrire la formule brute de la molécule d’aspartame à partir de sa formule semi-développée .
3.2. Vérifier que la masse molaire moléculaire de l’aspartame vaut M = 294,0 g·mol-1.

M = 14 x12 +18 +2 x14 +5 x16 = 294 g / mol.

3.3. Compte-tenu de la masse de l’étudiante ( 65 kg) , déterminer la masse maximale mmax d’aspartame qu’elle peut consommer par jour.
Dose journalière admissible (DJA) de l’aspartame : 40 mg·kg-1.
mmax = 65 x40 = 2600 mg = 2,6 g.
3.4. La boisson choisie par l’étudiante contient 60 mg d’aspartame par litre. Si cette boisson est la seule source d’aspartame dans l’alimentation de l’étudiante. Déterminer le volume maximal Vmax de boisson qu’elle peut ingérer.
Vmax = 2600 / 60 = 43,3 L.
3.5. L’étudiante risque-t-elle de dépasser la DJA ?
L'étudiante ne risque pas de dépasser la DJA.

L’arôme de fraise peut être synthétisé en laboratoire en réalisant une estérification au moyen d’un chauffage à reflux.
4.1. Parmi les montages proposés ci-dessous, indiquer celui qui correspond au chauffage à reflux.


4.2. Expliquer pourquoi « le chauffage à reflux » est choisi pour réaliser cette estérification.

L'estérification est lente. Le chauffage à reflux permet d'accélérer la réaction en évitant les petes de matière ( les vapeurs se condensent dans le réfrigérant et retombent dans le milieu réactionnel).
4.3. La réaction d’estérification s’écrit :

Donner le nom et la formule chimique de la molécule D.
D est une molécule d'eau H2O.