Solutions et concentrations en santé
Solutions, concentrations en masse et en quantité de matière, préparation par dissolution et par dilution, solutés médicaux, isotonie et osmose.
1. Solutions et concentrations
Définition
Une solution est obtenue en dissolvant un soluté dans un solvant (l'eau pour une solution aqueuse).
- Concentration en masse : $C_m = \dfrac{m}{V}$ (g/L). Le sérum physiologique contient $9$ g de chlorure de sodium par litre ($0{,}9\,\%$).
- Quantité de matière : $n = \dfrac{m}{M}$ (mol), $M$ masse molaire en g/mol.
- Concentration en quantité de matière : $C = \dfrac{n}{V}$ (mol/L).
Relation : $C_m = C \times M$.
Exemple · Glycémie
Une glycémie normale à jeun est d'environ $1{,}0$ g/L. Avec $M(\text{glucose}) = 180$ g/mol : $C = \dfrac{1{,}0}{180} \approx 5{,}6 \times 10^{-3}$ mol/L $= 5{,}6$ mmol/L.
Attention · Pourcentages des solutés
Pour les solutés médicaux, « $5\,\%$ » signifie $5$ g pour $100$ mL, soit $50$ g/L : le glucosé à $5\,\%$ (G5) contient $50$ g de glucose par litre.
2. Préparer une solution
Méthode · Par dissolution
Peser la masse $m = C_m \times V$ de soluté, l'introduire dans une fiole jaugée de volume $V$ avec un peu d'eau, agiter jusqu'à dissolution, compléter jusqu'au trait de jauge, boucher et homogénéiser.
Propriété · Par dilution
Lors d'une dilution, la quantité (ou la masse) de soluté se conserve : $C_\text{mère} \times V_\text{mère} = C_\text{fille} \times V_\text{fille}$. Le facteur de dilution est $F = \dfrac{C_\text{mère}}{C_\text{fille}} = \dfrac{V_\text{fille}}{V_\text{mère}}$.
Expérience · Échelle de teintes
3. Isotonie
Propriété
Une solution injectée dans le sang doit être isotonique au plasma (même concentration totale en particules dissoutes). Sinon, l'eau traverse la membrane des globules rouges (osmose) : ils gonflent et peuvent éclater dans une solution hypotonique (hémolyse), ou se ratatinent dans une solution hypertonique.
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Sérum physiologique
★☆☆Quelle masse de chlorure de sodium contient une poche de $500$ mL de sérum physiologique à $9$ g/L ?
Glycémie
★★☆La glycémie d'un patient est de $7{,}2$ mmol/L. Exprimer cette valeur en g/L ($M = 180$ g/mol). Est-elle normale à jeun (entre $0{,}7$ et $1{,}1$ g/L) ?
Diluer un antiseptique
★★☆On dispose d'une solution antiseptique à $5{,}0\,\%$ (soit $50$ g/L). On veut $250$ mL d'une solution à $2{,}0$ g/L. Quel volume de solution mère prélever ?
Concentration en masse
★☆☆On dissout $5{,}0$ g de glucose dans $100$ mL de solution. Calculer $C_m$ en g/L.
Masse molaire du glucose
★☆☆Calculer la masse molaire du glucose $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$ ($M(\text{C}) = 12$, $M(\text{H}) = 1$, $M(\text{O}) = 16$ g/mol).
Quantité de matière
★☆☆Quelle quantité de matière représentent $9{,}0$ g de glucose ?
Sérum en mol/L
★★☆Exprimer la concentration du sérum physiologique ($9{,}0$ g/L de NaCl, $M = 58{,}5$ g/mol) en mol/L.
De mol/L à g/L
★☆☆Une solution de glucose a une concentration de $0{,}10$ mol/L. Quelle est sa concentration en masse ?
Préparer par dissolution
★★☆On veut préparer $250$ mL de solution de glucose à $20$ g/L. Quelle masse peser ? Décrire le protocole.
Facteur de dilution
★☆☆On prélève $10$ mL d'une solution que l'on complète à $100$ mL. Quel est le facteur de dilution ? Comment varie la concentration ?
Préparer une dilution
★★☆À partir d'une solution mère à $1{,}0$ mol/L, on veut $100$ mL de solution à $0{,}050$ mol/L. Quel volume prélever ?
Contenu d'une poche de G5
★★☆Quelle masse de glucose contient une poche de $500$ mL de G5 ? Quelle énergie apporte-t-elle ($17$ kJ/g) ?
Injecter de l'eau pure ?
★★☆Pourquoi ne doit-on jamais injecter de l'eau pure dans une veine ?
Solution hypertonique
★★☆Une solution de NaCl à $30$ g/L est-elle iso-, hypo- ou hypertonique ? Que deviennent les globules rouges ?
Exploiter l'échelle de teintes
★★☆Dans l'expérience du cours, quel volume de solution mère à $10$ mg/L faut-il pour préparer $50$ mL de solution à $4$ mg/L ?
Cholestérol
★★☆Le taux de cholestérol d'un patient est de $2{,}0$ g/L ($M = 387$ g/mol). L'exprimer en mmol/L.
Natrémie
★★☆Un ionogramme indique $[\text{Na}^+] = 140$ mmol/L ($M = 23$ g/mol). Exprimer en g/L.
Dose de sirop
★★★Un sirop contient $125$ mg d'antibiotique pour $5$ mL. La prescription est de $20$ mg par kg et par jour pour un enfant de $15$ kg. Quel volume de sirop par jour ?
Concentration d'un comprimé dissous
★★☆Un comprimé de $1{,}0$ g d'aspirine est dissous dans $200$ mL d'eau. Calculer $C_m$.
Vrai ou faux
★★☆a) Lors d'une dilution, la masse de soluté se conserve. b) Le G5 contient $5$ g de glucose par litre. c) $C_m = C \times M$.
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