L'énergie nécessaire au métabolisme des sportifs provient de la transformation des aliments. Le glucose, de formule brute \ce{C6H12O6}, est notamment obtenu par la dégradation des glucides et est transporté par le sang dans les différentes cellules où une transformation le consomme en libérant de l'énergie.
Données : les masses molaires atomiques :
| Atome | \ce{H} | \ce{C} | \ce{O} |
|---|---|---|---|
| Masse molaire (g.mol-1) | 1,0 | 12,0 | 16,0 |
Sachant que lors de la combustion complète du glucose il se forme du dioxyde de carbone ( \ce{CO2} ) et de l'eau (\ce{H2O}), quelle est l'équation chimique de cette réaction ?
La combustion est une réaction avec le dioxygène qui est donc un réactif. Le glucose est consommé également.
Les deux produits sont l'eau et le dioxyde de carbone.
On écrit l'équation :
\ce{C6H12O6 + O2 - \gt H2O + CO2}
Puis on ajuste les coefficients stœchiométriques :
\ce{C6H12O6 + 6 O2 - \gt 6 H2O + 6 CO2}
L'équation bilan est donc :
\ce{C6H12O6 + 6 O2 - \gt 6 H2O + 6 CO2}
La combustion d'une mole de glucose libère une énergie de 2 800 kJ.
Quelle énergie libère la combustion complète de 5,0 g de glucose ?
Il faut tout d'abord calculer la quantité de glucose selon la formule :
n = \dfrac{m}{M}
Pour cela, il nous faut alors calculer la masse molaire du glucose. D'après sa formule brute, il possède 6 atomes de carbone, 12 atomes d'hydrogène et 6 atomes d'oxygène.
Sa masse molaire est alors :
M = 6 \times M_C + 12 \times M_H + 6 \times M_O
M = 6 \times 12{,}0 + 12 \times 1{,}0 + 6 \times 16{,}0
M = 180{,}0 g.mol-1
Pour appliquer la formule, les unités doivent être cohérentes. La masse donnée dans le texte est bien en gramme comme dans la masse molaire.
On calcule sa quantité de matière :
n = \dfrac{m}{M} = \dfrac{5{,}0}{180} = 0{,}028 mol
Une mole de glucose libérant une énergie de 2800kJ, 0,028 mol libérera une énergie E de :
E = 0{,}028 \times 2\ 800
E = 78 kJ
L'énergie libérée sera de 78 kJ.
En absence de glucides dans le sang, le corps utilise les réserves de lipides qui, une fois hydrolysés, donnent des acides gras comme l'acide oléique, de formule brute \ce{C18H34O2} . La combustion d'une mole de cette espèce libère 11 120 kJ.
Quelle est la masse d'acide oléique dont la combustion libère autant d'énergie que celle de 5,0 g de glucose ?
La combustion de 5,0 g de glucose libère une énergie de 78 kJ.
Une mole d'acide oléique libérant 11 120 kJ, il en faudra \dfrac{78 \times 1}{11\ 120} = 0{,}0070 mole pour libérer 78 kJ.
Pour calculer la masse, il faut connaître la masse molaire de l'acide oléique.
Il possède 18 atomes de carbone, 34 atomes d'hydrogène et 2 atomes d'oxygène.
Sa masse molaire est alors :
M = 18 \times M_C + 34 \times M_H + 2 \times M_O
M = 18 \times 12{,}0 + 34 \times 1{,}0 + 2 \times 16{,}0
M = 280{,}0 g.mol-1
On calcule la masse d'après la formule :
m = n \times M
m = 0{,}0070 \times 280{,}0
m = 2{,}0 g
Il faudra 2,0 g d'acide oléique pour libérer autant d'énergie que 5,0 g de glucose.