Chapitre I : Diagnostic médical I- Signaux périodiques II- Ondes sonores et ondes électromagnétiques Un phénomène périodique est un phénomène qui se répète identique à lui-même au bout d’un certain temps, souvent noté T appelé période. Une onde est la propagation d’une perturbation sans transport de matière Une onde sonore est un phénomène périodique qui se propage par une suite de compressions et de dilatations du milieu de propagation. Elle nécessite un support matériel et ne se propage donc pas dans le vide. Dans l’air, la vitesse v des ondes sonores et ultrasonores est voisine de 340m/s. Son expression est : v = d/t Exemple d'application médicale l'écographie La période, notée T, est le temps au bout du quel un phénomène se reproduit identique à lui-même, on dit souvent qu’au bout d’une période le système effectue un cycle. L’unité de la période est la seconde La fréquence, notée f, est le nombre de cycles effectués par unité de temps, f est exprimée en Hertz (HZ) ainsi un hertz représente 1 cycle par seconde La fréquence est l’inverse de la période : f = 1/T Une onde électromagnétique est un signal périodique qui, suivant sa fréquence (ou sa longueur d’onde), peut être une onde radio, de la lumière visible, des rayons X etc … Elle peut se propager sans support matériel, donc dans le vide. Dans un milieu transparent comme l’air ou le verre la lumière se propage de façon rectiligne. La vitesse de la lumière dans l’air est sensiblement égale à celle dans le vide: c = 3,00 . 108 m/s avec trois chiffres significatifs. Cette célérité (vitesse) a pour expression : c = d/t Exemple d'application médicale: les rayons X Chapitre II : Composition d'un médicament - Extraction par solvant : l’espèce que l’on cherche à récupérer est plus soluble dans le solvant que l’on ajoute que dans son milieu d’origine. On peut ainsi les séparer en utilisant une ampoule à décanter à condition que les deux liquides ne soient pas miscibles. - La distillation : ce procédé permet de séparer les constituants d’un mélange homogène dont les températures d’ébullition sont différentes - La filtration : Le filtrage permet de séparer les constituants d’un mélange hétérogène (solide - liquide) par passage à travers un milieu filtrant. II- Caractéristiques et identification d'une espèce chimique III- Extraction et séparation d'une espèce chimique Caractéristiques d'une espèce chimique La solubilité d’une espèce est la masse maximale en gramme que l’on peut dissoudre dans un litre de solution. Elle s’ exprime en g.L-1 La masse volumique d’une espèce chimique est le rapport d’une masse m d’un échantillon de cette espèce, sur le volume V qu’elle occupe à des conditions de température et de pression données. = m/V avec m: masse (kg) et V: volume (m^3) La densité d d’une espèce chimique est le rapport de la masse volumique de cette espèce sur la masse volumique d’un corps de référence. La densité n’a donc pas d’unité. d = (eau) Avec (eau) = 1,00 kg/L = 1,00g/L Identification d'une espèce chimique: La chromatographie est une technique d’analyse basée sur la séparation de différents corps purs constituant un mélange Pour réaliser une CCM on utilise un support constitué d’une couche mince de matériau absorbant (exemple : plaque silice) et un éluant qui entraîne les différents constituants du mélange. La plaque obtenue à la fin s’appelle un chromatogramme. I- Lire la notice d'un médicament Un médicament peut exister sous plusieurs formes (cachet, gélule, poudre, sirop, spray, …), c’est la forme galénique du médicament, il se compose de deux types de substances : - Le principe actif dont l’intérêt thérapeutique a été démontré. - Les excipients, qui sont des substances sans intérêt thérapeutique, mais incorporés au médicament pour faciliter l’administration, la conservation ou l’absorption par l’organisme. LA SA Un médicament princeps (ou médicament de référence) est un médicament mis au point par un laboratoire, qui en garde l’exclusivité durant les 20 ans qui précède le passage dans le domaine public de leur brevet, dès lors d’autres laboratoires peuvent produire des médicaments génériques contenant la même substance active mais des excipients différents. Chapitre III : Les molécules Les atomes n’existent que très rarement sous forme isolée. Spontanément ils s’assemblent entre eux pour former des molécules. Une liaison assemble deux atomes A et B d’une même molécule. Elle est symbolisée par un tiret : A-B. Cette liaison est appelée liaison covalente, elle correspond à la mise en commun de deux électrons par deux atomes, chaque atome fournissant un électron Les différents types de formules (a) Formule brute : elle indique la nature et le nombre des atomes présents dans le composé. (b) Formule développée : elle fait apparaître tous les atomes et toutes les liaisons entre les atomes du composé. Les angles entre les liaisons pour cette représentation sont en général de 90° (ou de 120° dans certains cas) (c) Formule semi-développée : elle fait apparaître tous les atomes et toutes les liaisons entre ces atomes à l’exception des liaisons avec les atomes d’hydrogène a) Comment représenter une molécule ? Pour représenter une molécule il faut: 1- Faire la liste de tous les atomes qui interviennent dans la molécule. 2- Ecrire la structure électronique de chaque atome. 3- Déterminer le nombre d’électrons externes pour chaque atome. 4- Trouver le nombre de liaisons covalentes que chaque atome doit établir pour satisfaire la règle de l’octet (ou du duet), ce qui correspond au nombre d’électrons que chaque atome doit acquérir. 5- Représenter la molécule de manière à ce que chaque atome établisse le bon nombre de liaisons covalentes. Une mole d’entités est un paquet contenant 6,02.10^(23) entités. La quantité de matière d’une espèce chimique représente le nombre de moles (de paquets) contenues dans un échantillon de cette espèce. On la note n et on l'exprime en mole de symbole mol. On a : n = N / NA avec : n: quantité de matière (mol) N: nombre d'entités (sans unité) NA: constante d'Avogadro NA = 6,02.10^(23) mol^(-1) I- Mole et concentration molaire La concentration molaire est la quantité de matière de soluté dissoute divisée par le volume de la solution C = n/V soit n = C x V avec: C: Concentration molaire (mol/L) n: quantité de matière ou nombre de mol (mol) V: Volume (L) Il existe aussi la concentration massique Cm = m/V d’autre part C = Cm/M soit C = m/ (M*V) avec: Cm: concentration massique (g/L) m: masse (g) M: masse molaire (g/L) La masse molaire atomique M d’un élément est la masse d’une mole de cet élément, son unité est le g/mol Les valeurs des masses molaires atomiques des différents éléments se trouvent dans la classification périodique des éléments Exemple : M(H) = 1 g.mol/L ; M(C ) = 12 g/mol ; M(0) = 16 g/mol Chapitre IV : Concentration et quantité de matière La masse molaire moléculaire M d’une espèce est la masse d’une mole de molécule de cette espèce chimique. Elle s’exprime en g/mol On calcule une masse molaire moléculaire en effectuant la somme des masses molaire atomiques de tous les atomes constituants la molécule. II- Détermination d'une quantité de matière Détermination de la quantité de matière: m = n x M ou n = m/M avec: m: masse (g) n: quantité de matière ou nbre de mol (mol) M: masse molaire (g/mol) Parfois nous n’avons pas accès directement à la masse de l’échantillon, mais à sa masse volumique , un petit calcul intermédiaire est alors nécessaire. On définit la masse volumique =m/V soit m= x V On obtient donc n = xV/M III- Préparation d'une solution Lors d’une dissolution une quantité donnée d’espèce chimique solide est dissoute dans un volume donné de solvant. Pour obtenir une concentration précise on utilise lors de la dissolution une fiole jaugée SANTÉ Diluer une solution c’est diminuer sa concentration par ajout de solvant. n solution mère prélevée = n solution fille préparée C0 . V0 = C1 . V1 Chapitre V : Préparation d'un médicament I- Évolution d'un système chimique II- Équation d'une réaction chimique Un système chimique est un ensemble d’espèces chimiques. L’état d’un système chimique est décrit à un instant donné en indiquant : - La nature (la formule) de l’espèce chimique, ainsi que son état physique. - Les quantités de matière présentes. - La température et la pression Une réaction chimique est décrite par une équation de la réaction chimique. Son écriture est telle que : - La formule brut et l’état physique des réactifs, sont placés à gauche de la flèche symbolisant l’évolution du système. - La formule brut et l’état physique des produits, sont placés à droite de la flèche symbolisant l’évolution du système L’ état initial est l’état du système à l’instant de la mise en contact des espèces chimiques du système. L’état final est l’état du système lorsque celui-ci a fini d’évoluer, c'est-à-dire lorsque les quantités de matière de chaque constituant du système est constant. Méthode pour ajuster les coefficients stoechiométriques: a) Identifier les réactifs et les produits en précisant leur état physique. b) Ecrire la formule brut des différents constituants à gauche (les réactifs) et à droite (les produits) de la flèche symbolisant l’évolution du système. c) Compter le nombre d’éléments de part et d’autre de la flèche. - S’il y a le même nombre d’éléments des deux côtés pour tous les éléments présents, alors les coefficients stœchiométriques sont ajustés. La loi de conservation des éléments est ainsi vérifiée. - Sinon, faire précéder la formule brut du coefficient stœchiométrique permettant d’assurer la conservation des éléments. d) Réécrire l’équation de la réaction avec les coefficients stœchiométriques ajustés, puis vérifier la loi de conservation des charges. Toutes les lois de conservation sont alors respectées : conservation de la matière et des charges. Un réactif est une espèce chimique qui a sa quantité de matière qui diminue ( elle peut s’annuler) entre l’état initial et l’état final. Un produit est une espèce chimique dont la quantité de matière augmente entre l’état initial et l’état final. - Si le système libère de l’énergie, la réaction est dite exothermique, dans ce cas on a une élévation de la température (voir une mise en mouvement, l’apparition de lumière, ou une circulation d’électrons et donc d’un courant en électricité) - Si le système absorbe de l’énergie, la réaction est dite endothermique, dans ce cas on a une diminution de la température