Collège des Saints Cœurs Devoir de vacances Sioufi Classe de seconde

CHIMIE

THÈME SANTÉ

1. Activité documentaire : La chimie, un apport indiscutable pour la santé

Depuis plus d'un siècle, les médicaments sont sources de progrès continus pour la santé. La

recherche s'attaque aujourd'hui à de nouveaux défis : maladies neurodégénératives, cancers... La

chimie fournit à l'industrie pharmaceutique des principes actifs purs (qui imitent, renforcent ou

inhibent des activités biologiques), fabriqués à partir de substances naturelles ou par synthèse.

L'apport de la chimie à la santé, c'est aussi des prothèses et implants fabriqués avec des

nouveaux matériaux, des tests diagnostiques plus fiables...

Imagerie médicale : Nouvelles explorations

L'imagerie médicale (radiographie, IRM, scanner, etc.) offre de puissants outils de recherche et

de diagnostic en neurologie, en cardiologie, en cancérologie... L'injection de nouveaux agents de

contraste ou de molécules marquées (notamment radioactives) permet une analyse toujours plus

fine de la morphologie des organes. Désormais, on parvient même à visualiser leur

fonctionnement.

Lunettes : Vision d'avenir

Elle sont devenues si banales qu'on en oublie ce qu'elles doivent au génie des matériaux, qui

améliore constamment les verres minéraux et organiques. Traitements antireflet, anti-casse ou

anti-rayures, verres photochromes fonçant à la lumière, verres progressifs, toutes ces innovations

ont rendu plus confortable le port de lunettes. Et ce n'est pas fini !

Insuline inhalée : Double Nobel

Incontournable dans le traitement du diabète, l'insuline est un des meilleurs exemples de l'apport

de la chimie pour notre santé. Sa découverte en 1923, puis l'élucidation de sa structure en 1958,

ont été récompensées par deux prix Nobel. Depuis, la recherche a fait progresser les formes

d'administration. Elle porte aujourd'hui sur une insuline inhalée permettant de se passer de

piqûres.

Prothèses : Ca marche !

Avec l'avènement des matériaux biocompatibles, la pose de prothèse est devenue un acte courant

qui permet de pallier l'usure des tissus liée à l'âge. Pour fabriquer des prothèses de hanche, on

utilisera par exemple des alliages de titane bien tolérés par l'organisme, résistant à la corrosion et

présentant des propriétés mécaniques proches de celle de l'os. Et les patients remarchent...

(Extrait du site Internet « les métiers de la chimie » édité par l'UIC (Union des Industries Chimiques) Février 2010)

Questions

2

1. Le titre du document évoque l'apport de la chimie au niveau de la santé. Rechercher dans ce

document en quoi la physique est également un apport indispensable pour la santé.

2.

a) Qu'appelle-t-on « principe actif » d'un médicament ? Comment appelle-t-on les autres

substances contenues dans un médicament ?

b) Quelle est l'origine des espèces chimiques permettant de fabriquer un principe actif ?

3.

a) L'imagerie médicale permet-elle de soigner le patient ?

b) Quels sont les types d'examens rencontrés en imagerie médicale ?

c) Quels sont les domaines médicaux concernés par l'imagerie médicale ?

d) En quoi la chimie a-t-elle fait progresser l'imagerie médicale ?

4.

a) Quels sont les 2 types de verres de lunettes ?

b) Quels sont les deux éléments chimiques constituants principalement les verres organiques ?

5.

a) Quelle maladie l'insuline permet-elle de soigner ? Quel est l'effet recherché par cette

hormone ?

b) Sous quelles formes l'insuline peut-elle être administrée au patient ?

6.

a) Qu'est-ce qu'un alliage ?

b) Qu'entend-t-on par « propriétés mécaniques » d'une prothèse ?

7. Citer un autre exemple de la chimie ou de la physique dans le domaine de la santé

Pour aller plus loin ... : Rechercher les scientifiques qui ont obtenu un prix Nobel pour leurs travaux sur

l'insuline.

2. Étude de l’étiquette d’un médicament

Le fer et la santé

Émile est fatigué et le médecin a diagnostiqué

une légère anémie. Le médecin prescrit donc à

Émile du « Timoférol». Émile est curieux de

connaître exactement la formulation de ce

médicament et de comprendre la prescription

de ce médicament.

Étude de l’étiquette

- Quel(s) est(sont) le(s) principe(s) actif(s) de

ce médicament ? Quels sont les excipients ?

Justifier votre réponse.

L’étiquette porte l’information « Sulfate ferreux : 172,73 mg ».

a- Calculer la masse molaire du sulfate ferreux (FeSO4).

b- Calculer la quantité de matière en sulfate ferreux contenue dans une gélule.

c- Expliquer : « soit fer : 50 mg ».

d- Dans quel cas le médicament TIMOFEROL est-il prescrit ?

À propos de la vitamine C

Étiquette du TIMOFÉROL

(Composition par gélule)

- Sulfate ferreux : 172,73 mg soit fer : 50 mg

- Acide ascorbique (vitamine C) : 30 mg

- Magnésium carbonate (E504) ; Talc (E553b) ;

Silice (E551) ; Amidon de maïs ;

- Enveloppe de la gélule : Gélatine ; Titane dioxyde

(E171) ; Bleu patenté V (E131) ; Jaune de

quinoléine (E104).

3

a- Quel(s) est(sont) le(s) rôle(s) de la vitamine C dans ce médicament (répondre en utilisant les

informations des annexes 1 et 2) ?

b- Quelle est la formule brute de l’acide ascorbique ?

c- Repérer les groupes caractéristiques sur la formule développée de l’acide ascorbique.

d- Calculer la masse molaire moléculaire de l’acide ascorbique.

e- Quelle est la quantité de matière d’acide ascorbique contenue dans une gélule ?

f- Écrire l’équation d’oxydation des ions fer II(Fe2+) en ion fer III (Fe3+).

(Masses molaires atomiques:

H = 1 ; O = 16 ; C = 12 ; Fe = 55,8 ; S = 32 en g.mol-1 ).

3. Différentes formulations de l’aspirine

L'histoire de l'aspirine, ou acide acétylsalicylique, illustre la lente évolution qui a conduit

l'Homme de l'utilisation empirique des plantes médicinales à l'identification des principes actifs

correspondants puis à la conception et à la synthèse industrielle de médicaments.

3.1 La petite histoire de l'aspirine.

L'histoire de l'aspirine débute, il y a quatre millénaires, avec l'utilisation médicinale des feuilles

de saule comme antidouleur par les Sumériens. On retrouve les traces de l'utilisation de

décoction de feuilles de saule blanc dans un papyrus égyptien datant de 1550 av.J.C.

Vers l'an 400 avant JC, Hippocrate (-460,-377) préconisait une préparation à partir de l'écorce de

saule blanc pour soulager les douleurs de l'accouchement et faire baisser la fièvre. L'utilisation

empirique des feuilles et de l'écorce de saule pour soigner fièvres et douleurs se poursuit

jusqu'au XIXe siècle.

Annexe 1

La vitamine C est une vitamine hydrosoluble (soluble dans l'eau) C’est un puissant antioxydant

qui joue un rôle essentiel dans de nombreux processus vitaux.

- Elle freine le vieillissement des cellules.

- Elle favorise l'entretien des tissus.

- Elle accélère la cicatrisation.

- Elle augmente la résistance aux infections.

- Elle combat l'anémie en favorisant l'absorption

du fer par l'intestin.

L’acide ascorbique possède la formule semi-développée

ci-contre :

Annexe 2

À propos du sulfate de fer II

Les ions fer II sont peu stables en présence de dioxygène de l’air : des cristaux de sulfate de

fer II de couleur bleu-vert deviennent lentement légèrement orangés. En effet les ions fer II

s’oxydent lentement en ions fer III de couleur orangée.

4

En 1835, le suisse K. Lowig cristallisa un composé nommé « Spisäure » à partir d'un extrait de

la reine des prés ou spirée. En 1839, le chimiste français J.-B. Dumas démontra que le

« Spisäure » n'était autre que l'acide salicylique.

En 1874, l'allemand H. Kolbe synthétisa l'acide salicylique et son sel de sodium ; ces deux

produits s'avérèrent efficaces pour combattre fièvres et douleurs, mais le premier provoquait des

brûlures d'estomac, inconvénient que ne présentait pas le second.

Le 1er février 1899, la compagnie Bayer lança sur le marché un

nouveau produit, l'acide acétylsalicylique, appelé Aspirin, qui

possédait des propriétés comparable à l'acide salicylique sans

présenter la même agressivité à l'égard des muqueuses

stomacales.

C'est seulement en 1971, que J. Vane (prix Nobel de

Médecine,1982) élucide, en partie le mode d'action de l'aspirine.

De nouvelles indications thérapeutiques sont alors proposées et

testées avec succès : prévention et traitement de l'infarctus, des

accidents cardio-et cérébro- vasculaires...

L'aspirine demeure aujourd'hui encore l'un des médicaments le plus consommé au monde,

environ 40 000 tonnes par an dont 2000 tonnes en France !

Questions

1. Que signifie « l'utilisation empirique des plantes médicinales » ?

2. Dans quel but thérapeutique utilisait-on les décoctions de feuilles ou d'écorce de saule ?

Comment qualifie-t-on un médicament aujourd'hui qui possède ces propriétés ?

3. Y-a-t-il eu du point vu scientifique un réel progrès entre le travail de Lowig en 1835 et

celui de Kolbe en1874 ? Justifier.

3.2 Formulations de l’aspirine

Formulation de

l’aspirine

Composition Mode d’administration

Aspirine du Rhône

500

- Acide acétylsalicylique 500 mg

- Excipient : amidon, gel de silice. Doit être utilisé de préférence avant ou

au cours d'un repas même léger.

Absorber les comprimés après les

avoir fait désagréger dans un verre

d'eau.

Cette formulation est irritante pour la

paroi stomacale.

Aspirine pH8 - Acide acétylsalicylique : 500 mg

- Excipient : amidon de riz,

acétophtalate de cellulose,

phtalate d'éthyle q.s.p. un comprimé

gastro-résistant de 580 mg.

Les comprimés sont à avaler tels quels

avec une boisson (eau, lait ou jus de

fruit).

Cette formulation se dissout au niveau

de l’intestin . Il y a donc protection de

l’estomac.

5

Aspégic - Acétylsalicylate de DL lysine :

1800 mg (quantité correspondante en

acide acétylsalicylique: 1000 mg)

- Excipient : glycine, arôme

mandarine, glycyrrhizinate

d'ammonium pour un sachet.

Boire immédiatement après dissolution

complète dans un grand verre d'eau,

lait, soda ou jus de fruit.

Aspirine tamponnée

effervescente

1000mg

- Acide acétylsalicylique : 1000 mg ;

- Excipients :

bicarbonate de sodium, acide citrique

anhydre, benzoate de potassium,

lactose anhydre, aspartame, arôme

orange.

Boire immédiatement après dissolution

complète du comprimé effervescent

dans un verre d’eau sucrée ou non, lait

ou jus de fruit.

Aspirine UPSA 325

mg

Acide acétylsalicylique : 325 mg Les gélules sont à avaler avec un verre

d'eau.

Questions

1. Un comprimé d’aspirine contient-il uniquement de l'aspirine ?

2. Comment pourrait-on savoir si la solution d’aspirine est acide ?

3. Le comprimé effervescent d’aspirine renferme, parmi les excipients,de l’hydrogéno-

carbonate de sodium. En dissolvant un comprimé dans l’eau, un gaz se dégage, c’est du

dioxyde de carbone.Proposer une expérience permettant de mettre en evidence ce gaz.

4. Le comprimé d’aspirine du Rhône et celui de l’aspirine pH8 contiennent de l’amidon.

Faites une recherche pour savoir quel est le réactif qu’on utilise pour identifier la

présence de l’amidon dans une substance.

5. Si vous observez le bouchon du tube de comprimés, vous remarquez qu’il dispose d’une

sorte de réservoir contenant une substance dessicante(desséchante). Quel est le rôle de

cette substance?.

6. Qu’indique la solubilité d’une espèce chimique dans un solvant? La solubilté de

l’aspirine dans l’eau à 20°C est de 3,3 g.L-1 , sa valeur à 37°C est de 10 g.L-1. Que

pouvez-vous en conclure?.

7. Quel est l’avantage de la formulation de l’aspirine pH8?.

4. Étude d’une analyse de sang

Problème

M. Durand vient de recevoir ses résultats d’analyse de sang. Il ne peut pas aller les montrer à

son médecin dans la journée mais voudrait savoir s’il est en bonne santé.

Pouvez-vous le rassurer ou doit-il être inquiet ?

Chimie du sang

Bilan lipidique

Espèce analysée Concentration massique(g.L-1) Concentrations molaires normales (mmol.L-1)

Cholestérol total 2,49 4,00 à 6,50

Triglycérides 1,20 0,34 à 1,70

Cholestérol HDL 0,43 1,00 à 1,95

Données : M(H) =1,00g.mol-1 ; M(C) =12,00g.mol-1 ; M(N) =14,00g.mol-1 ;

6

M(O) =16,00g.mol-1

La masse molaire moyenne des triglycérides rencontrés dans le sang est : M = 887 g.mol-1.

Formules brutes : Cholestérol (C27H46O) , Urée (CH4N2O), Créatinine (C4H7N3O), Glucose

(C6H12O6)

Informations

- Une concentration en urée et en créatinine trop importante peut être associée à une insuffisance rénale.

- La glycémie représente le taux de glucose dans le sang : l’augmentation de la glycémie, hyperglycémie,

est le signe essentiel du diabète.

- Un excès de cholestérol total augmente le risque de maladies cardiovasculaires alors que le cholestérol

HDL de même formule protège les vaisseaux.

- Un excès de triglycérides peut être associé au diabète et augmente le risque de maladies

cardiovasculaires.

5. Électroencéphalogramme

L'électroencéphalogramme est l'enregistrement de l'activité électrique du cerveau, recueillie au

niveau du cuir chevelu et amplifiée environ 106 fois par des amplificateurs. Très comparable à

l'électrocardiogramme,il constitue une image de la résultante de l'activité électrique cérébrale.

L'électroencéphalogramme normal de l'adulte éveillé

L'électroencéphalogramme standard est enregistré chez le patient éveillé, autant que possible

au repos, détendu, les yeux fermés. On étudie l'influence de l'ouverture des yeux, de périodes

d'hyperapnée, de la stimulation lumineuse intermittente. Dans ces conditions on observe :

1. Le rythme alpha, constitué d'ondes régulières dont la fréquence est de 8 à 12 Hz et

l'amplitude varie de 25à 100 mV.

2. Les rythmes rapides ou bêta, de 13 à 30 Hz, de plus faible amplitude (5 à 15 mV).

L'ouverture des yeux fait disparaître le rythme alpha en conservant les rythmes rapides.

EEG et sommeil.

Au cours de la somnolence et du sommeil, on distingue plusieurs stades :

- Stade 1 (somnolence) : le rythme alpha est remplacé par des rythmes delta mais réapparaît

après les stimulations même faibles.

- Stade 2 (sommeil léger) : on recueille des figures caractéristiques, favorisées par les

stimulations faibles.

- Stade 3 (sommeil lent) : il existe des rythmes delta généralisés surchargés d'activités plus

rapides.

- Stade 4 : l'activité lente persiste, les rythmes plus rapides disparaissent. Les stimulations plus

ou moins fortes modifient les rythmes lents.

EEG et pathologie

L'électroencéphalogramme permet de détecter des perturbations d'origine fonctionnelle ou

lésionnelle, d'apprécier leur importance, de préciser éventuellement leur localisation et de

suivre leur évolution. C'est aussi un examen performant pour étudier d'une part les troubles de

la vigilance, d'autre part les expressionsparoxystiques plus ou moins rattachées aux

manifestations épileptiques. Les anomalies du tracé consistent en une modification des

fréquences et de l'amplitude, permanente ou transitoire, du tracé, et en la presence de figures

anormales. La présence d'ondes lentes traduit le plus souvent une "souffrance cérébrale" qui

peut être généralisée ou localisée. Les rythmes delta ont une fréquence inférieure à 3 Hz,

jusqu'à 1/2 Hz ou même 1/3 d'Hz. Ils sont pathologiques chez l'adulte éveillé et permettent de

suivre l'évolution d'une souffrance cérébrale.

7

Épilepsie et malaises

L'électroencéphalogramme est utile pour rechercher si un trouble neurologique est transitoire

ou si un malaise est de nature épileptique. Sa fiabilité est particulièrement bonne si un malaise

survient au cours de l'enregistrement. Il permet alors d'étiqueter les crises épileptiques et leur

type (grand mal, petit mal, crises focales), les épisodes lipothymiques ou syncopaux (surtout si

l'électrocardiogramme est également enregistré, ce qui est habituel).

Les malaises « fonctionnels » ne s'accompagnent d'aucune modification de l'activité électrique."

Questions

1. Donner la définition d'un électro-encéphalogramme.

2. Pourquoi est-il nécessaire d’amplifier le signal électrique émis par le cerveau ?

3. Pour déceler quelle pathologie particulière peut-on prescrire un électro-encéphalogramme ?

4. Pourquoi le rythme bêta est-il appelé « rythme rapide » ?

5. Donner le nom, le domaine de fréquence et si possible l'amplitude, des trois principaux rythmes

observés à la lecture d'un électroencéphalogramme.

6. Attribuer à chacun des graphes ci-dessous le nom du rythme correspondant . L’échelle vertical

est la même pour chaque graphe.

a b

c

THÈME SPORT

1. Les sports aériens

« Le kitesurf, inventé dans les années 1990, permet d’exécuter des figures époustouflantes

sur une planche de surf reliée à un cerf-volant (kite).

Un sport de glisse qui exige la mise en oeuvre de matériaux sophistiqués : fibre de polyester,

nylon ou aramides pour le cerf volant, mousse haute densité, résine ANS, fibre de verre et

de carbone pour la planche et les ailerons… ».

(Extrait du livre « la chimie des loisirs », M Defrancesci, Éditions Ellipses).

8

Questions

I - Étude du document

1. Matériaux et kitesurf

a. Les matériaux cités dans le texte sont-ils naturels ou synthétiques ?

b. Citer d’autres applications des matériaux utilisés pour le kitesurf.

c. Donner un exemple de matériau naturel à l’origine de la construction des planches de surf.

d. Pour quelle partie du kitesurf est utilisé le polyester ou le nylon ?

2. Le motif de répétition du nylon 6-6 est donné ci-dessous :

-CO-(CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-

a. Écrire la formule développée de ce motif.

b. Rechercher dans quelle autre espèce chimique liée aux êtres vivants, on retrouve

l’enchaînement d’atomes encadré caractérisé par une liaison peptidique.

c. Lequel des deux groupes suivants est présent dans la molécule précédente ?

3. Le groupement d’atomes représenté ci-contre est le

groupement ester. Écrire l’enchaînement des atomes

correspondant

4. On donne deux formules semi développées A et B. Quel point commun possèdent ces

deux molécules ? A [- CO – C6H4 – COO – (CH2)4 – O - ]n

B CH3 – CH – COO – C2H5

ǀ CH3

II- Isomérie

Les espèces chimiques dont les molécules sont représentées ci-dessous appartiennent à la famille

des alcools :

9

a) CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – OH b) CH3 – CH – CH2 – OH ǀ CH3

c) CH3 – CH2 – CH – CH3 d) ǀ OH OH ǀ CH3 – C – CH3

ǀ CH3

1. Déterminer la formule brute de ces molécules et conclure.

2. Quel autre point commun possède ces molécules ?

2. Pression et plongée

Document 2 ►

Document 1

Le facteur principal influant sur l'organisme

humain en plongée est la pression exercée par

l'eau. Celle-ci augmente avec la profondeur :

alors que nous sommes soumis à une pression

atmosphérique d'environ 1 bar (soit 105 Pa) à l'air

libre, l'eau au-dessus du plongeur immergé

soumet celui-ci à une pression additionnelle

d'environ 1 bar tous les 10 mètres.

Par exemple, à 25 mètres de profondeur, un

plongeur est soumis à 3,5 bars de pression totale.

Cette pression, inhabituelle pour un être humain

adapté au milieu terrestre, va provoquer

différents phénomènes que le plongeur doit gérer

sous peine de mettre sa santé en danger.

Document 3

La majeure partie du corps humain, composée de liquides et de solides incompressibles, n'est pas

directement affectée par les variations de pression. En revanche, l'air contenu dans les différentes

cavités du corps voit son volume varier de manière inversement proportionnelle à la pression

ambiante. Les accidents dus aux variations anormales de pression dans les organes creux du corps

humain sont appelés des barotraumatismes. Ceux-ci touchent les différentes cavités en contact

avec l'air inspiré : oreilles, sinus, intestin (en plongée, cela concerne

également l'espace situé entre le masque et le visage)… Les barotraumatismes ORL par exemple

peuvent aller du simple oedème dans l'oreille moyenne ou interne, type otite par exemple, à la

perforation du tympan.

10

Questions

1.

1.1 Comment la pression varie-telle avec la profondeur ?

1.2. Quelle est la pression à 25 m de profondeur ?

1.3. Proposer une graduation pour l’axe de droite du document 2.

1.4. Quelle est la cause de la « pression additionnelle » subie par le plongeur ?

2.

2.1. Le volume occupé par les os varie-t-il avec la profondeur ? Justifier la réponse.

2.2. Lors d’une plongée, même à faible profondeur, des douleurs peuvent être ressenties au

niveau du tympan. Expliquer pourquoi.

2.3. Expliquer le terme « barotraumatisme ».

3.

3.1. Comment varie la quantité de gaz dissous dans le sang lorsque la pression diminue ?

3.2. Décrire puis expliquer ce qui se produit pour le gaz d’un soda lorsqu’on ouvre la bouteille.

3.3. Proposer un protocole d’expérience qui permette de vérifier les réponses aux questions 3.1.

et 3.2.

3.4. Expliquer les termes « bulles pathogènes » et « bulles asymptomatiques ».

3.5. Quel est l’intérêt de respecter, en plongée, des paliers de décompression du point de vue des

gaz dissous dans le sang ?

4. Proposer un titre pour chacun des 4 documents.

Document 4

Lorsqu'un gaz se trouve en contact avec un liquide, il va s'y dissoudre progressivement jusqu'à

atteindre une limite. Si la pression augmente, de plus en plus de gaz se dissout dans le liquide.

A l’inverse, si la pression diminue trop rapidement, le gaz s'échappe du liquide en formant des

bulles, comme d’une bouteille de soda au moment de l'ouverture.

Le corps humain, qui est essentiellement constitué de liquide, est donc soumis au même

phenomena d'absorption et de restitution des gaz. Lors de la remontée, si la pression baisse

trop rapidement des bulles pathogènes vont se former dans l'organisme. Suivant la localisation

de leur apparition, ces bulles peuvent entraîner notamment des accidents circulatoires, des

paralysies et des douleurs articulaires, que l'on regroupe sous le terme d'accidents de

décompression.

L'enjeu pour le plongeur est de remonter suffisamment doucement pour qu'il n'y ait pas

formation de bulles, ou que les bulles formées soient suffisamment petites pour être

asymptomatiques. Il faut absolument respecter des paliers de décompression en fonction de la

durée et de la profondeur de la séance de plongée.

11

3. Préparation d’une boisson isotonique

Perte d’eau (en % de

masse corporelle)

Équivalent pour

70 kg

Effets

1% 0,7 L sensation de soif

capacités physiques : -10%

2% 1,4 L fatigue importante

capacités intellectuelles dégradées

capacités physiques :-20%

10% 7 L confusion mentale

malaise

perte de connaissance ; comas ; décès

Document 1

Lors de la pratique d’un sport, le corps produit davantage de chaleur du fait des

contractions musculaires et celle-ci doit être évacuée. C’est l’augmentation de la circulation

sanguine sous la peau qui permet d’évacuer la chaleur.

La transpiration apparaît sur l’épiderme. Un joueur de squash qui se donne à fond perd

ainsi en moyenne 2,4 L de sueur par heure, un joueur de tennis 1,6 à 2,6 L/h, un

marathonien de haut niveau 1,5 à 2,5 L/h et un footballeur 1,5 L/h !!

Toute l’eau perdue pendant et après la pratique du sport doit être compensée pour conserver

un niveau de performance optimal. En effet, la performance physique diminue de 10% à

chaque fois que l’on perd 1% de masse corporelle sous forme d’eau. La déshydratation peut

avoir des impacts à différents niveaux :

troubles digestifs, de la vision, capacité de réaction et de concentration …La conséquence

d’une déshydratation pour le sportif est la fatigue et l’abandon .!

Mais le corps ne perd pas que de l’eau … La sueur contient un élément essentiel au

fonctionnement del’organisme : le sodium. Par ailleurs, les glucides sont indispensables au

sportif : ils constituent la source principale d’énergie -voire exclusive lors d’un effort

intense- pour les muscles. Ce n’est donc pas uniquement de l’eau qu’un sportif doit boire

lors d’un sport d’endurance.

Document 2

Contrairement à ce que l’on pourrait penser, les boissons énergétiques ou les Colas sont à

éviter. De telles boissons, trop denses, exigent que l’organisme utilise de l’eau pour les diluer

et pouvoir absorber les nutriments qu’elles contiennent. L’effet est alors contraire à ce que

l’on cherche et on augmente la déshydratation … La boisson convenant à un sportif est une

boisson dite isotonique.

12

Boisson isotonique

pour le sportif Autres boissons

(boissons énergétiques, Colas, limonades)

Quantités conseillées

Pour le sport, ces boissons apportent :

Minimales Maximales

Eau 91,50% 98,50% - pas assez d'eau

- trop de sucre

- pas ou peu de sodium Glucides 15 g/L 87,5 g/L

Sodium

460 mg/L 1150 mg/L Ces ingrédients ne font pas partie des

recommandations de

composition des boissons pour le sport :

Contenu

énergétique

80 kcal/L 350 kcal/L Caféine Taurine

Arginine Vitamines

Première partie : exploitation des documents

Lire attentivement les documents et cocher la ou les bonnes réponses.

Questions

1. Le rôle de la transpiration est :

□ A d’éliminer l’excès d’eau du corps

□ B. de maintenir le corps à une température constante

□ C. de rafraîchir la peau

2. La sueur contient :

□ A. de l’eau et des glucides

□ B. uniquement de l’eau

□ C. de l’eau et des ions sodium

□ D. de l’eau, des ions sodium et des glucides

3. Lors d’un effort, la principale source d’énergie des muscles est :

□ A. les ions sodium

□ B. l’eau

□ C. les glucides

4. Au cours de la pratique d’un sport d’endurance, vous conseilleriez à un sportif de boire :

□ A. de la limonade

□ B. un cola

□ C. de l’eau minérale

□ D. une boisson contenant de la taurine

□ E. autre (à préciser) ………………………

5. D’après vous, peut-on consommer une boisson isotonique alors qu’on ne réalise pas d’effort

sportif ?

□ A Non, cela peut être dangereux pour l’organisme

□ B. Oui, mais occasionnellement

□ C. Oui, cela ne présente absolument aucun danger pour l’organisme

13

Deuxième partie : marathon et boisson isotonique

I - Pertes de l’organisme lors d’un marathon :

Nicolas court un marathon. Il pèse en début de course 60 kg et perd en moyenne par

transpiration 2 L d’eau par heure alors qu’il néglige de s’hydrater.

Questions

1. Après 45 min de course, le volume d’eau que Nicolas aura perdu par transpiration sera de 1,5

litre. Justifier ce résultat :

………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………..

2. Le pourcentage massique d’eau perdue par Nicolas sera alors de :

□ A. 2,5%

□ B. 2%

□ C. 4,5%

Justification :

………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………..

3. Si Nicolas ne s’hydrate pas, les conséquences de cette perte d’eau seront alors :

□ A. peu importantes

□ B. une grande fatigue

□ C. un risque de malaise

□ D. une baisse de ses performances

Justification :

II – Préparation d’une boisson isotonique :

Après sa mauvaise performance au dernier marathon, vous décidez d’aider Nicolas en lui

préparant une boisson isotonique pour la compétition suivante.

Vous demandez de l’aide à votre professeur de physique-chimique qui vous répond :

« Mes chers élèves, si vous voulez préparer une boisson isotonique, il faut compter de

8,8.10-2mol.L-1(temps chaud) à 2,0.10-1 mol.L-1 (temps froid) de sucre. Vous pouvez utiliser du

sucre en morceaux ou en poudre (saccharose). Je vous conseille d’ailleurs, si vous le pouvez, de

dissoudre le sucre dans une tasse de thé vert, au citron ou à la vanille. Et pensez surtout à

ajouter une pincée de sel !Complétez avec de l’eau et laissez refroidir au réfrigérateur. La

boisson devra être consommée dans les 24 heures ! ».

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Questions

1. A quoi sert la pincée de sel rajoutée ?

2. Votre professeur vous suggère de dissoudre le sucre dans du thé. Émettez une hypothèse qui

explique cette suggestion :

3. Calculer la quantité de matière de saccharose présente dans 100 mL de solution isotonique à

utiliser par temps chaud.

4. Déterminer la masse de saccharose à peser pour préparer 100 mL de cette boisson isotonique.

Données : formule brute du saccharose C12H22O11 ; masse molaire du saccharose : 342 g.mol-1

5. On donne ci-dessous les différentes étapes de cette préparation dans le désordre. Indiquer le

n° de l’étape et décrire succinctement ce qu’il faut faire.

a. Étape n°…. b. Étape n°….

c. Étape n°…. d. Étape n°….