TP 9 :boissons et le sport :
Etude des quantités de matières
Document 1 :
Tout effort physique provoque une élévation de la température
du corps. Mais cette température doit impérativement être maintenue à son
niveau normal (aux alentours de
Sachant qu'une perte de 1% de son poids en eau réduit
d'environ 5% ses capacités physiques, on comprend l'importance qu'il y a pour
un sportif de reconstituer correctement et régulièrement ses réserves en eau.
Cependant pour que son hydratation soit efficace, il ne doit
pas boire uniquement de l’eau pure, mais une boisson dite isotonique ou
boisson énergétique de l’effort.
Document 2 :
Une osmolalité
élevée (hypertonique) signifie que la boisson contient beaucoup de
particules (sodium et glucides, pour une boisson pour le sport) et est plus
concentrée que le sang ; les colas, les limonades et les boissons énergisantes
sont des boissons hypertoniques. L’absorption de ce type de boissons par
l’organisme est plus lente. Une boisson avec une quantité de particules
identique à celle du sang (290mOsml/kg) est une boisson isotonique dont
la vitesse d'absorption est plus rapide
Les boissons Powerade
isotoniques ont une osmolalité proche de
celle du sang : elles apportent eau, sodium et glucides dans une concentration
proche de celle du sang (5.7% de glucides et 0.05% de chlorure de sodium),
pour permettre une absorption efficace et rapide de ces nutriments par
l’organisme.
Document 3 :
Les boissons énergisantes
(type Red Bull) ne sont pas des boissons énergétiques de
l’effort. En plus de leur composition nutritionnelle inadaptée à
l’effort physique, les boissons énergisantes semblent présenter un
risque supplémentaire par leur propriété acidifiante.
Rappelons qu’une acidification de l’organisme est le terrain propice aux
blessures sportives telles que les tendinites. Les boissons énergisantes
contiennent une très forte concentration en glucides, de
l’ordre de 27 g/canette, ce qui est bien au dessus
des 30 à 50 g/litre recommandés. Cette forte teneur en sucre n’implique pas un
meilleur apport énergétique, puisqu’à de telles concentrations, l’assimilation
digestive est fortement perturbée, donc inefficace.
La caféine
contenue dans ces boissons augmente l’élimination urinaire de
calcium, magnésium chlore, sodium, de façon d’autant plus importante que la
caféine est présente à un taux élevé. Cette fuite minérale peut aggraver les désordres
électrolytiques pendant l’effort, favoriser les blessures, et nuire
aux capacités de récupération. Par ailleurs, la caféine étant un puissant
diurétique, une boisson énergisante ne peut en aucun cas réhydrater le sportif,
bien au contraire, elle aggrave la déshydratation, et les
troubles du rythme cardiaque.
Une canette de boisson
énergisante contient environ 80 mg de caféine, ce qui est très proche de la
dose de perception des effets secondaires (100 à 160 mg), et proche de la
limite supérieure de consommation admise (200 mg/jour). Le risque
chez le sportif n’est donc pas de positiver un contrôle anti dopage, mais bien
d’absorber une dose toxique. La présente d’excitants, à
fortiori la caféine, à taux élevé, induit sur l’organisme des effets
secondaires cardiovasculaires tels qu’une tachycardie, une vasoconstriction
périphérique, un effet hypertenseur, qui s’opposent à l’adaptation à
l’effort, et pourrait ainsi favoriser l’apparition de troubles
du rythme cardiaque, voire de mort subite. Dépourvues de
sodium, les boissons énergisantes peuvent induire une hyponatrémie
lors des efforts prolongés en ambiance climatique chaude. Cette hyponatrémie se
manifeste par des troubles cardiovasculaires, des troubles
neurologiques allant jusqu’au coma en absence de
diagnostic.
Rappel : Quantité de matière
:
La mole est l’unité de quantité
de matière. Une mole d’atomes, de molécules, d’ions, d’électrons ... renferme Na = 6,02.10+23
atomes, molécules, ions. Ce nombre Na est le nombre d’Avogadro.
On souhaite prélever au
laboratoire les principaux constituants d’une boisson isotonique et d’une
boisson énergisante présents dans une canette de 250 mL.
1)
Masses
des espèces chimiques :
·
A l’aide des documents
2 et 3, déterminer les masses des principaux constituants de ces boissons et
compléter le tableau ci-dessous. On considérera que la masse volumique de ces
boissons est égale à celle de l’eau soit 1,00 g.mL-1.
|
Boisson |
Glucide |
Caféine |
Chlorure de
sodium |
eau |
|
Powerade |
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|
Redbull |
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2)
Masses
molaires des espèces chimiques:
·
A l’aide d’un tableau
périodique, calculer la masse molaire (atomique ou moléculaire) des espèces
chimiques figurant dans le tableau ci-dessous :
|
Espèce
chimique |
Chlorure
de sodium |
Caféine |
Glucose (Redbull) |
Glucose (Powerade) |
Eau |
|
Formule
chimique |
NaCl |
C8H10N4O2 |
C6H12O6 |
C6H12O6 |
H2O |
|
Masse molaire [g.mol-1] |
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|
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Quelle est la relation
qui lie la quantité de matière n (en mol) d’une espèce chimique contenue dans
un échantillon de masse m, à la masse molaire M ?
3)
Détermination
de la quantité de matières des espèces chimiques:
3.1.
Echantillons solides.
On indique que la pesée d’un
solide est effectuée à l’aide d’une coupelle propre et sèche que l’on pose au
préalable sur le plateau de la balance et dont on détermine la masse à vide
(opération appelée tarage). Les échantillons seront ensuite déposés
délicatement sur la coupelle.
· Mesurer à l’aide
d’une balance électronique la masse d’un échantillon choisi parmi les solides
suivants : chlorure de sodium, glucose.
Attention au nombre de
chiffres significatifs pour les masses mesurées selon la précision de la
balance utilisée.
· Calculer
la quantité de matière n et le nombre d’entités chimiques N pour chaque
échantillon et remplir le tableau suivant :
|
Formule
chimique |
NaCl |
C8H10N4O2 |
C6H12O6 (Redbull) |
C6H12O6 (Powerade) |
H2O |
|
n
[mol] |
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
Quelle est la relation
qui lie la quantité de matière n d’une espèce chimique contenue dans un
échantillon et le nombre d’entités chimiques N ?
Quelle espèce chimique
est présente en plus grande quantité dans les deux boissons ?
3.2.
Echantillon liquide.
Masse volumique de l’eau : r =
· Peser
la fiole jaugée de 250 mL vide et remplir le tableau ci-dessous.
·
A l’aide de la fiole
jaugée de 250 mL, prélever 250 mL d’eau distillée et peser le tout. La lecture
du volume est correcte lorsque le bas du ménisque correspond à la graduation
voulue.
|
Masse
de la fiole jaugée de
250 mL (vide) |
Masse
du système fiole jaugée + 250 mL d’eau |
Masse
de 250 mL d’eau |
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|
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|
1) Déterminer
la quantité de matière contenue dans 250 mL d’eau :
2)
Ce résultat est-il en accord
avec la masse volumique de l’eau ?
3)
Ce résultat est-il en
accord avec celui du paragraphe précédent ?
4)
Préparer
une quantité de matière : Elaboration d’un protocole
Situation
Problème :
Préparer
0,02 mol de chlorure de sodium dans
une coupelle :
-
Rédiger
un protocole expérimental.
-
Nommer le matériel
nécessaire.
Référence bibiographique :
-
http://www.powerade.com/fr/isotoniques_hypotoniques.html?wt.mc_id=Paid+Search_Google_isotonique
-
http://www.irbms.com/rubriques/Dietetique/boisson-energisante-red-bull-dangereuse-sante-sportif.php
-
http://www.cyclesud.fr/chroniques/boisson.html
FICHE TP : MATERIEL : Les boissons et le sport : Etude
des quantités de matières
Paillasse élève :
Matériel :
-
Balance
électronique
-
Fioles
jaugées 250 mL
-
Capsule
ou verre de montre
-
Spatule
-
Pissette
d’eau distillée
Produits
chimiques :
-
Glucose
-
NaCl