Chimie, les acides aminés en solution aqueuse, concours Capes 2022. En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts. . . ... . . .. .. ...... ... Les acides α-aminés, de formule générale R − CH(NH2) − COOH, sont les constituants des protéines, macromolécules naturelles aux fonctions biologiques multiples. Le plus simple d’entre eux est la glycine H2N − CH2 − COOH. Dans cette partie, nous allons nous intéresser à ses propriétés. C’est un solide incolore, soluble dans l’eau. Q1. Nommer les fonctions chimiques présentes dans les acides aminés. Donner le nom de la glycine en nomenclature IUPAC. Fonction amine et fonction acide carboxylique. Acide   2-aminoéthanoïque.  Q2. Donner la configuration électronique des atomes constituant la glycine. En déduire le schéma de Lewis de celle-ci. C : 1s2 2s2 2p2 ; N : 1s2 2s2 2p3 ; O : 1s2  2s2 2p4 .  Q3. La glycine présente des propriétés acido-basiques auxquelles on peut associer deux grandeurs notées pKa1 et pKa2. a) Donner la définition de la grandeur Ka et de la grandeur pKa associée pour un couple acide/base de Brønsted. AH aq + H2O (l) = A-aq + H3O+aq. Constante d'acidité Ka = [ A-aq] [H3O+aq ] / [AH aq ] pKa = - log(Ka). b) En analysant les valeurs pKa1=2,4  et pKa2 =9,6 de la glycine, montrer que la forme moléculaire H2N − CH2 − COOH est ultra-minoritaire dans l’eau devant la forme zwitterionique. c) Établir un diagramme de prédominance de la glycine en précisant les représentations moléculaires des espèces majoritaires dans chaque domaine. On s’intéresse à présent à l'électrophorèse, technique chromatographique mettant en jeu la migration de particules chargées sous l'action d'un champ électrique. Elle permet de séparer et d’analyser un mélange de plusieurs acides aminés. L'échantillon à analyser (contenant le mélange d’acides aminés) est déposé au centre d'un support solide conducteur soumis à un champ électrique entre ses deux extrémités. On appelle pH isoélectrique d'une espèce chimique, noté pI, le pH pour lequel cette espèce ne migre pas dans un champ électrique. On peut prévoir la valeur du pI en calculant le pH pour lequel la charge nette de l’espèce étudiée est nulle, à partir des valeurs pKa associées aux propriétés acido-basiques des différents groupements ionisables de la molécule. Q4. Démontrer que le pI isoélectrique de la glycine est égal à pI = (pKa1 + pKa2) ⁄ 2. Fractions molaires des différentes espèces : x(AH2+) = [AH2+ ]éq / Ctot ; x(AH) = [AH ]éq / Ctot ; x(A-) = [A- ]éq / Ctot ; charge moyenne : 1. [AH2+ ]éq  +0. [AH ]éq -1 [A- ]éq . A pI la charge est nulle : [AH2+ ]éq  = [A- ]éq . Ka1 = [ AH] [H3O+ ] / [AH2+ ]. Ka2 = [A- ] [H3O+ ] / [AH ]. [AH2+ ] = [ AH] [H3O+aq ] / Ka1. [A- ] =Ka2 [AH ] / [H3O+ ]. [ AH] [H3O+ ]2  = Ka2 Ka1[AH ]. [H3O+ ]2  = Ka2 Ka1. 2 log[H3O+ ] = log (Ka1) +log(Ka2) pI = (pKa1 + pKa2) ⁄ 2 = (2,4 +9,6) / 2 = 6. Un mélange de trois acides aminés : glycine, asparagine et thréonine est déposé sur la ligne centrale.  Résultat de la séparation par électrophorèse d’un mélange de glycine, asparagine et thréonine. Q5. Détailler la démarche permettant d’identifier les trois acides aminés sur le résultat de l’électrophorèse, puis positionner qualitativement les trois acides aminés à la fin de l’expérience. Aspargine : pKa1 = 2;2 ; pKa2 = 8,7. pI = 5,45 A pH = 6, la charge globale est négative. Thréonine : pKa1 = 2,6 ; pKa2 = 10,4. pI = 6,5. A pH = 6, la charge globale est positive. ... ....  La glycine est un additif alimentaire, noté E640. Elle est également vendue comme complément alimentaire. On souhaite vérifier que ce complément est bien de la glycine pure comme indiqué sur l’étiquette. On prépare une solution (S) en dissolvant une masse m = 0,10 g de complément dans 25,0 mL d’eau. Cette solution (S) est complétée à V0 = 50 mL par de l’eau distillée puis dosée par une solution d’hydroxyde de sodium de concentration C = 0,100 ± 0,001 mol ∙ L−1. Le dosage est suivi par pH-métrie et conductimétrie. Les résultats obtenus sont reportés sur la figure. La conductance corrigée, Gc, est définie à partir de la conductance G par la relation Gc = G(V0+V) / V0. Dans cette relation, V désigne le volume de titrant ajouté. Q6. Rappeler la (les) grandeur(s) physique(s) mesurée(s) lors d’une mesure conductimétrique. Préciser le lien entre cette (ces) grandeur(s) et la conductivité. On mesure la conductance G ( S) de la solution ou la conductivité ( S m-1). La conductivité et la conductance sont proportionnelles. Chaque ion apporte sa contribution à la conductivité. On additionne les produits li Ci : li conductivité molaire ionique ( S m2 mol-1) de l'ion ; Ci concentration de l'ion ( mol m-3). Q7. Exploitation les résultats obtenus a) Ecrire l’équation de la réaction modélisant la transformation qui a lieu lors du dosage. H− CH(N+H3) − COO-aq +HO-aq --> H− CH(NH2) − COO-aq + H2O(l).  b) Exploiter les résultats expérimentaux de la figure  de manière à déterminer la masse de la glycine dans la solution (S). Quantité de matière de glycine : C Véq =0,100 x 12,8 =1,28 mmol. M(glycine) = 75 g/ mol. m = 75 x1,28 =96 mg.  c) Calculer l’incertitude type u(m) sur la masse. u(m) = m [(u(C) / C)2 +(u(V) / V)2 +(u(Véq) / Véq)2]½ =96 [(0,001 / 0,1)2 +(0,1 / 50)2+(0,1 / 12,8)2]½ =96 x1,3 10-2 ~1,3 mg. d) Le complément alimentaire est-il de la glycine pure ? Justifier. 94 < m < 98 mg. 100 mg n'est pas dans cette intervalle : le complément n'est pas de la glycine pure. Q8. Montrer, en justifiant la réponse, que l’exploitation d’une des courbes de la figure  permet d’accéder à une grandeur thermodynamique caractéristique des couples acido-basiques. A la demi-équivalence , pH = pKa2.

menu