Lernzettel: Chimie générale et équilibre acido-basique

📋 Plan du Cours

1. Propriétés atomiques fondamentales
2. Structure et nomenclature organiques
3. Isomérie et organisation spatiale
4. Systèmes et solutions chimiques
5. Oxydoréduction et électrochimie
6. Équilibre acido-basique
7. Régulation du pH biologique

📖 1. Propriétés atomiques fondamentales

🔑 Notions clés & Définitions

• Électronégativité : Aptitude d’un élément à attirer les électrons.
• Rayon atomique : La moitié de la distance qui sépare deux atomes d’un même élément.
• Énergie d’ionisation : Énergie nécessaire pour arracher un électron à un atome en phase gazeuse.
• Orbitale : Région de l’espace où un électron a une forte probabilité de se trouver et qui peut contenir deux électrons.
• Affinité électronique : Énergie émise lors de la capture d’un électron par un atome en phase gazeuse.

📖 2. Structure et nomenclature organiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécule organique : Possède une chaîne hydrogénocarbonée principale, éventuellement associée à une fonction.
• Chaîne aliphatique : Enchaînement d’atomes de carbone et d’hydrogène liés par des liaisons covalentes.
• Chaîne aromatique : Chaîne cyclique et plane présentant une alternance de liaisons simples et doubles.
• Alcane : Hydrocarbure saturé.

📝 Points essentiels

📌 Une fonction monovalente, divalente ou trivalente est reliée au carbone par respectivement une, deux ou trois liaisons.

📖 3. Isomérie et organisation spatiale

🔑 Notions clés & Définitions

• Stéréoisomères : Ont la même formule semi-développée mais une organisation spatiale différente.
• Molécule chirale : Ne possède aucun axe de symétrie et n’est pas superposable à son reflet.
• Carbone asymétrique : Possède quatre substituants différents et est noté C*.
• Conformères : Représentations d’une même molécule dont la conformation diffère par libre rotation des liaisons C–C et qui peuvent être représentées selon Newman.

📝 Points essentiels

📌 Les isomères de chaîne possèdent les mêmes fonctions mais des chaînes différentes, avec des propriétés chimiques identiques et des propriétés physiques différentes.

📌 Les isomères de position possèdent le même groupe fonctionnel placé sur un carbone différent, avec des propriétés chimiques identiques et des propriétés physiques différentes.

📌 Les isomères de fonction possèdent des groupements fonctionnels différents et ont des propriétés chimiques et physiques différentes.

📌 Les énantiomères sont des images l’une de l’autre dans un miroir, tandis que les diastéréoisomères ne sont pas des images l’une de l’autre dans un miroir.

💡 Astuce mémo

Énantiomères = images miroir ; diastéréoisomères = non-images miroir.

📖 4. Systèmes et solutions chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse atomique : Moyenne des masses des différents isotopes pondérée par leur abondance et s’exprime en unité de masse atomique, notée u.
• Solution : Mélange homogène constitué d’un solvant, espèce majoritaire, et d’un ou plusieurs solutés, dans une phase unique qui peut être liquide, solide ou gazeuse.

📝 Points essentiels

📌 Un système fermé échange uniquement de l’énergie avec le milieu extérieur, tandis qu’un système adiabatique échange uniquement de la matière avec le milieu extérieur.

• 🔄 La dissolution comprend les étapes suivantes:
  1. Dissociation éventuelle du soluté
  2. Solvatation des solutés par le solvant
  3. Dispersion uniforme du soluté

💡 Astuce mémo

Système fermé : énergie ; système adiabatique : matière.

📖 5. Oxydoréduction et électrochimie

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction d’oxydoréduction : Implique un échange d’électrons et modifie le nombre d’oxydation des réactifs.
• Couple redox : Associe une forme oxydée et une forme réduite et se note ox/red.
• Cellule électrochimique : Comprend deux électrodes plongées dans des solutions d’électrolytes, reliées par un conducteur, tandis qu’un pont salin relie les deux solutions.

📝 Points essentiels

📌 L’oxydant capte des électrons, tandis que le réducteur cède des électrons.

📌 Une cellule galvanique fournit de l’énergie électrique, tandis qu’une cellule électrolytique requiert une source externe d’électricité.

💡 Astuce mémo

L’oxydant capte des électrons → le réducteur les cède.

📖 6. Équilibre acido-basique

🔑 Notions clés & Définitions

• Acidose : Correspond à un pH inférieur à 7,38.
• Alcalose : Correspond à un pH supérieur à 7,42.

★ À maîtriser

• 🔄 La dissociation de l’acide carbonique suit les étapes suivantes:

  1. CO2 + H2O
  2. H2CO3
  3. HCO3− + H+

• La valeur normale du pH est de 7,4 ± 0,02, tandis que des dérèglements sont mortels pour un pH inférieur à 7 ou supérieur à 7,8.

Compléments

• La fermentation lactique produit de l’acide lactique.

• La dégradation des phospholipides produit de l’acide phosphorique.

💡 Astuce mémo

Acide carbonique → bicarbonate → ions H+.

📖 7. Régulation du pH biologique

🔑 Notions clés & Définitions

• Système tampon : Efficaces en quelques millisecondes et limitent les grandes variations de pH en s’additionnant à un acide ou une base forte.

★ À maîtriser

📌 Le tampon ouvert acide carbonique/bicarbonate est régénérable et donc insaturable, tandis que le tampon fermé phosphate ou histidine est saturable.

• L’hémoglobine est le principal tampon intracellulaire et l’albumine est le principal tampon extracellulaire.

📌 Le système respiratoire agit par hyperventilation ou hypoventilation en quelques minutes et prend en charge la majorité des perturbations acido-basiques, tandis que le système rénal agit en quelques heures ou quelques jours.

Compléments

• Le tampon fermé peut être constitué de phosphate disodique/phosphate monosodique ou de groupements anioniques composés de résidus d’histidine, qui acceptent les ions H+.

• Les systèmes tampons physiologiques sont ouverts.

💡 Astuce mémo

Tampons en millisecondes → respiration en minutes → rein en heures ou jours.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des isomères

Type	Fonctions	Propriétés
Isomères de chaîne	Mêmes fonctions	Chimiques identiques, physiques différentes
Isomères de position	Même groupe fonctionnel, position différente	Chimiques identiques, physiques différentes
Isomères de fonction	Groupements fonctionnels différents	Chimiques et physiques différentes