Potentiel électrochimique

heavenhel
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Potentiel électrochimique

Messagepar heavenhel » 16 févr. 2009, 21:24

Bonjour

J'ai quelques menus problèmes avec mon cours sur le potentiel électrochimique des membranes :

Wikipédia a écrit :Soient deux compartiments de même volume contenant de l'eau pure et séparés par une membrane poreuse. Dans le compartiment A, on dissous une quantité de sel de cuisine (NaCl) et on laisse le compartiment B inchangé. Le sel se dissocie entièrement en Na+ et Cl- dans le compartiment A. La première loi de diffusion de Fick prédit qu'un flux de Na+ et Cl- va avoir lieu depuis le compartiment A vers le compartiment B jusqu’à équilibration des concentrations en Na+ et Cl- dans les deux compartiments. Afin de fixer les idées, si on introduit 1 mole de NaCl dans le compartiment A, à l'équilibre, il y aura 0.5 mole de NaCl dans chaque compartiment. Il s'agit du principe fondamental de la dialyse effectuée sur les insuffisants rénaux.

Supposons maintenant que la membrane ait des pores qui ne laissent passer que les ions Na+. On réitere l'expérience. On constate alors que la concentration en sel du compartiment B reste nulle. Si on place une électrode de mesure dans chaque compartiment, on remarque qu'une différence de potentiel entre le compartiment A et le compartiment B s'est établie. L'explication est la suivante : Les ions Na+ diffusent de A vers B. Au niveau de la membrane, les ions Na+ traversent, mais pas les ions Cl-. Une accumulation de charge négatives (Cl-) se fera du côté A et une accumulation de charges positives (Na+) se fera du côté B. Le champ électrique créé par cette séparation de charge s'oppose à toute sortie supplémentaire d'ions Na+. En fait, la diffusion continue mais elle est compensée exactement par une migration imposée par le champ électrique, il s'agit d'un équilibre dynamique. La valeur de la différence de potentiel entre les compartiments A et B est donnée par l'équation de Nernst.

V_m = E_A - E_B = \frac{-RT}{zF} \ln\frac{[I]_{\mbox{A}}}{[I]_{\mbox{B}}}

où :

* Ei est le potentiel électrique du compartiment i
* [I]i la concentration de l'espèce perméante I du compartiment i (dans notre exemple Na+)
* R la constante des gaz parfaits
* T la température en kelvin
* z la charge de l'ion perméant (avec le signe)
* F la constante de Faraday
o (F = 96 485 C.mol-1 = N e où N est le nombre d'Avogadro et e la charge élémentaire de l'électron)
* ln le logarithme népérien.


J'ai quelques menus problèmes avec cette notion particulièrement avec la phrase en gras ( mon cours de physique disant que toute solution est neutre, j'ai la nette impression qu'ici on dit le contraire) Je ne vois pas alors comment on peut avoir un potentiel de membrane.

de plus, une des expériences présentes dans mon cours pour expliquer le potentiel électrochimique peut-être symbolisée grâce au schéma suivant :

Image

Et je ne vois pas du tout comment l'état final du compartiment 2 est possible parce qu'à la fin celui-ci n'est pas neutre.

Merci à tous ceux qui voudront bien m'aider ;)
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Gilles Gutjahr
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Re: Potentiel électrochimique

Messagepar Gilles Gutjahr » 17 févr. 2009, 20:50

"Toute solution est neutre". Oui, en physique. En SVT, pas forcément. Ce que l'on pourrait traduire ainsi: in vitro, toute solution est neutre, mais pas in vivo. Dans un bécher, tout ion positif est obligatoirement compensé par un ion négatif. En revanche, quand une membrane biologique dépense de l'énergie pour créer un excès de Na+ sur une de ses faces, on est très loin du bécher. C'est un peu ce qui est modélisé sur ton schéma. La membrane est supposée perméable à A et imperméable à B. A subit 2 types de forces (traduire avec le vocabulaire adéquat, je ne suis pas professeur de physique): des forces de diffusion qui favorisent son flux vers 2, des forces électrostatiques qui le retiennent en 1 (1 devenant de plus en plus électronégatif au fur et à mesure du passage de A de 1 vers 2). A partir d'un certain écart de concentration en A entre 1 et 2, les 2 types de forces se compensent et les flux de A de 1 vers 2 et de 2 vers 1 se compensent aussi. Il se crée ainsi une différence de potentiel de part et d'autre de la membrane et cette tension est liée à la différence des concentrations des deux compartiments au départ.

heavenhel
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Re: Potentiel électrochimique

Messagepar heavenhel » 17 févr. 2009, 22:53

Je pense que j'ai compris. merci beaucoup !!! ;)
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