chapitre 13 exercices
Extrait n°1
L’uréase est une enzyme découverte par J-B Summer en 1926. Elle joue un rôle important au sein des organismes
vivants dans la décomposition d’une molécule organique, l’urée. On trouve l’uréase dans des organismes végétaux
(comme le haricot sabre) mais également dans des bactéries pathogènes (telles que Helicobacter pylori).
Données :
couples acide/base : H3O+ (aq) / H2O (l) ; NH4+ (aq) / NH3 (aq)
pKa du couple NH4+ (aq) / NH3 (aq) = 9,2
L’uréase dans le milieu stomacal
La bactérie Helicobacter pylori (H.pylori) est responsable de la plupart des ulcères de l’estomac chez l’Homme. On
souhaite savoir comment elle réussit à survivre dans un milieu très acide, comme l’estomac, en attendant de rejoindre
la muqueuse stomacale où elle pourra se développer.
1. Le contenu de l’estomac est un milieu très acide qui peut être considéré comme une solution d’acide
chlorhydrique de concentration 1,0×10-2 mol.L-1. Sachant que l’acide chlorhydrique est un acide fort, calculer le pH
de ce milieu.
2. À ce pH, quelle espèce chimique du couple NH4+(aq) / NH3(aq) prédomine ? Justifier la réponse.
3. La bactérie utilise son uréase pour catalyser la réaction de l’urée avec l’eau, ainsi elle sécrète de l’ammoniac dans
son environnement proche. Dans l’estomac, l’ammoniac réagit avec les ions H3O+ selon l’équation chimique :
NH3(aq) + H3O+(aq) NH4+(aq) + H2O(l).
Quelle est la conséquence de la sécrétion d’ammoniac par la bactérie sur le pH de la solution autour d’elle ?
Extrait n°2 :
- Piqure de fourmi
Les fourmis se défendent en mordant avec leurs mandibules et, pour certaines espèces, en projetant de l’acide
formique dans la morsure. La réaction avec l’eau des tissus occasionne des brûlures.
1. Pourquoi l’acide formique est-il un acide selon la théorie de Brönsted ?
2. Écrire l’équation de la réaction chimique à l’origine des brûlures.
- Estomac du tamanoir
La digestion des aliments dans l’estomac nécessite un milieu acide de
pH environ égal à 2. Chez la plupart des mammifères, ce pH est atteint
grâce à la production d’acide chlorhydrique dans l’organisme. En
revanche, l’appareil digestif du tamanoir est différent en raison de son
régime alimentaire : il mange jusqu’à 30 000 fourmis par jour !
Données
l’acide formique est un acide faible dans l’eau ;
pKA du couple acide / ion formiate (HCO2H (aq) / HCO2–(aq)) : 3,8 ;
pKA du couple eau / ion hydroxyde (H2O (l) / HO– (aq)) : 14,0 ;
pKA du couple ion oxonium / eau (H3O+(aq) / H2O (l)) : 0 ;
pH = -log([H3O+]) avec [H3O+] en mol.L-1 ;.
1. Quelle est l’espèce prédominante du couple acide formique / ion formiate dans l’estomac des tamanoirs ?
Justifier.
2. La concentration en acide formique apporté dans l’estomac du tamanoir est-elle égale, inférieure ou
supérieure à 10–2 mol.L-1 ? Justifier.
3. Proposer une hypothèse justifiant le fait que les tamanoirs n’ont pas besoin de produire d’acide
chlorhydrique pour leur digestion.
Extrait n°3 :
On dissout un comprimé contenant une masse de 500mg d’aspirine dans un verre d’eau de volume 20cL. Après
dissolution, le pH de la solution d'aspirine est de 3.
1. Montrer à l'aide d’un tableau d’avancement que l'acide acétylsalicylique est effectivement un acide faible
L’aspirine ou (acide acétylsalicylique) possède une base conjuguée, l’ion acétylsalicylate. Le pKa du couple
acide/base ainsi constitué est égal à 3,5.
2. Lors de la digestion, le pH de l’estomac est voisin de 2. Quelle est la forme prédominante du couple
aspirine/ion acétylsalicylate dans l’estomac ? Justifier.
Quand l’aspirine reste trop longtemps sous cette forme prédominante dans l’estomac, elle y provoque des lésions
gastriques. C’est pourquoi on trouve dans le commerce des formulations différentes, moins agressives pour la paroi
de l’estomac, comme la catalgine.
3. Écrire la formule semi-développée de l’ion acétylsalicylate.
4. Expliquer pourquoi la catalgine est soluble dans l’eau.
5. Donner l’équation de la réaction se produisant dans l’estomac après ingestion de la catalgine