Contrôle du pH sanguin, bac STL 2021.

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Le sang humain est un liquide biologique dont le pH doit être maintenu dans un intervalle de valeurs très étroit car la survie des cellules de l’organisme en dépend. Pour une personne en bonne santé, le pH sanguin peut varier entre 7,36 et 7,44 ; cette régulation est assurée par des systèmes tampon. L’un d’entre eux fait intervenir le couple acide base acide carbonique/ion hydrogénocarbonate H2O,CO2(aq) / HCO3 (aq). Lors d’un effort physique intense, de l’acide lactique de formule brute C3H6O3 peut se former dans les muscles et être transféré dans le sang. Le pH sanguin diminue mais le système de régulation permet de rétablir le pH du sang à une valeur proche de sa valeur initiale.
La relation à l’équilibre entre le pH de la solution et le pKa du couple H2O,CO2(aq) / HCO3 (aq) est :
 pH = pKa + log([HCO3 (aq) ] / [H2O,CO2(aq] ).
 Le pKa du couple acide base H2O,CO2(aq) / HCO3 (aq) vaut 6,1 à la température de 37 °C
  1. Recopier et compléter la demi-équation acide-base associée au couple H2O,CO2(aq) / HCO3 (aq) :
 H2O, CO2 (aq) + H20(l) ⇌ HCO3 (aq) +H3O+aq.
2. Représenter le diagramme de prédominance du couple H2O,CO2(aq) / HCO3 (aq) . En déduire quelle est l’espèce prédominante dans le sang d’un patient en bonne santé.

A pH > pKa, HCO3 (aq) prédomine.
 3. Citer les propriétés d’une solution tampon. Expliquer, dans le cas du sang humain, le rôle des systèmes tampon.
Une solution tampon modère les variations de pH suite à l'ajout modéré d'un acide ou d'une base, lors d'une dilution.
Dans le cas du sang humain, le rôle des systèmes tampon est de maintenir le pH du sang entre 7,36 et 7,44.
 En cas de perturbation des mécanismes régulateurs, une variation trop importante du pH sanguin peut induire de graves conséquences sur l’état de santé d’une personne. Afin d’établir le diagnostic d’une acidose (diminution du pH) ou d’une alcalose (augmentation du pH) et proposer un traitement adapté, les médecins utilisent le diagramme de Davenport présenté ci-après. Deux patients ont réalisé des examens ; le point N correspond à un patient hospitalisé pour lequel les examens sont normaux et le point A correspond aux résultats obtenus pour un second patient hospitalisé.

4. Déterminer la valeur du pH du sang et la concentration en ions hydrogénocarbonate dans le sang du patient pour lequel les examens sont normaux.

5. Déterminer la concentration en acide carbonique H2O, CO2(aq) dans le sang du patient pour lequel les examens sont normaux.
pH = pKa + log([HCO3 (aq) ] / [H2O,CO2(aq] ).
7,4 = 6,1 + log([24 / [H2O,CO2(aq] ).
1,3 = log (24) - log
[H2O,CO2(aq].
log [H2O,CO2(aq]=1,38-1,3 = 0,08 ; [H2O,CO2(aq]=1,2 mmol / L.
 6. Préciser, en expliquant la réponse, si le médecin diagnostiquera une acidose ou une alcalose dans le cas du patient pour lequel les résultats correspondent au point A. Préciser si un traitement s’avère nécessaire pour revenir à un état normal.
pH correspondant au point A : 7,31. Diminution du pH, donc acidose.
Un traitement s’avère nécessaire pour revenir à un état normal.
 7. Expliquer si une hyperventilation (succession rapide de grandes inspirations et expirations) peut être recommandée comme traitement de ce patient pour un retour à l’état normal.
Une hyperventilation va éliminer une partie du CO2 dissout dans le sang.
[H2O,CO2(aq] diminue ; [HCO3 (aq) ] / [H2O,CO2(aq] va augmenter.
log([HCO3 (aq) ] / [H2O,CO2(aq] ) croît.
Le pH du sang va augmenter.
Une hyperventilation peut être recommandée.



  
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