biokimia education blog

بالنسبة للتلاميذ بالثانوية والطلبة الجدد بالجامعات، يظل تحضير المحاليل الكيميائية بتركيزات دقيقة بمثابة لغز. لتحقيق النجاح في تجاربهم المخبرية، ليس أمام طلاب الكيمياء والكيمياء الحيوية (البيوكيميا) أي خيار. يجب أن تتعلم كيفية تحضير المحاليل بتركيزات محددة وإجراء التخفيفات اللازمة لتحقيق الهدف وهذه الخطوة أساسية لضمان موثوقية واستنساخ نتائج التحليل. الدقة هي القاعدة في تحضير المحاليل الكيميائية سواء في الفحوصات الكيميائية الشائعة و التجارب في الكيمياء الحيوية مثل اختبارات التفاعلات الأنزيمية أو التحليلات الطيفية أو مزارع الخلايا حيث يجب أن تحتوي أوساط الزراعة على العناصر الغذائية وعوامل النمو بتركيزات محددة. في هذه المقالة نتطرق للخطوات الأساسية لإعداد محاليل تركيز دقيقة وأفضل الممارسات التي يجب اتباعها.

Pour les nouveaux étudiants aux lycées et aux universités, la préparation des solutions chimiques avec des concentrations précises reste un casse-tête. Pour bien réussir leurs expériences aux laboratoires, les étudiants chimistes et biochimistes n'ont pas le choix. Il faut apprendre à préparer des solutions à concentrations définies et faire les dilutions nécessaires pour arriver au but. Cette étape est fondamentale pour assurer la fiabilité et la reproductibilité des résultats des analyses. La précision est de règle dans de la préparation des solutions chimiques que ce soit dans les dosages courants en biochimie, les tests des réactions enzymatiques, les analyses spectrophotométriques et les cultures cellulaires où les milieux de culture doivent contenir des nutriments et des facteurs de croissance à des concentrations spécifiques. Cet article explique les étapes essentielles pour préparer des solutions de concentrations précises et les bonnes pratiques à suivre.

1. استيعاب المفاهيم الأساسية
COMPRENDRE LES CONCEPTS DE BASE

ll existe plusieurs modes d'expression de concentration dont la concentration en pourcentage (%), la concentration massique volumique (en g/L) et la concentration molaire (M).
1.1. Concentration en pourcentage (%) - تركيز بالنسبة المئوية.
La concentration en pourcentage correspond au pourcentage de la quantité de soluté dissout par rapport à la quantité de solution. Les quantités en question peuvent être des masses ou des volumes. Ainsi on parle de:
- Pourcentage massique ou pourcentage masse/masse (m/m) ou poids/poids (% p/p);
- Pourcentage volumique ou pourcentage volume/volume (% V/V);
- Pourcentage massique volumique, ou pourcentage masse/volume (% m/V) ou poids/volume (p/V).
Le pourcentage massique volumique est souvent utilisé lorsque le soluté est solide et que le solvant est liquide.

Détail de la réponse:
La concentration finale de NaOH exprimée en pourcentage massique volumique est ici 0.25 g/100 mL ou 0.25% (p/V).
La masse de NaOH en g nécessaire pour préparer 300 mL de solution est 0.75 g, car 0.25 g pour 100 mL et (0.25 x 3) g pour 300 mL.
1.2. Concentration massique volumique (en g/L) - تركيز الكتلة الحجمية.
La concentration massique exprime la masse de soluté (en grammes, g) par litre de solution. Elle est souvent utilisée pour les solutions de protéines ou d'autres macromolécules. Exemple: la concentration du glucose dans le sang (glycémie) est 1 g/L.
1.3. Concentration molaire (M) - التركيز المولي
La concentration molaire, parfois appelée 'molarité', est le nombre de moles de soluté par litre de solution (mol/L). Elle est couramment utilisée en biochimie pour exprimer la concentration des substrats et d'autres réactifs. Ainsi, une solution de concentration 1 molaire (qu'on écrit 1 M) contient 1 mole de soluté dans un litre de solution. L'unité mol/l est souvent abrégée en M ; par exemple, une solution d'acide chlorhydrique de concentration 0,1 mol/l peut être étiquetée 'HCl 0,1 M'.
Une solution de concentration 1 molaire est égale à 1000 millimolaire (1 M = 1000 mM).

1.5. Conversion des concentrations - تحويل التركيزات.
On peut toujours effectuer des conversions d'un mode d'expression d'une concentration à un autre. Ainsi, on a le choix d'exprimer la glycémie en g/L ou en mol/L, il suffit de connaitre le poids moléculaire du glucose (180,156 g/mol). Une glycémie de 1 g/L équivaut à 5.55 mM.
180.156 g/L pour une solution 1 M et 1 g/L pour x M, d'où x = 1/180.156 M = 0.00555 M ou 5.55 mM.
VOIR UNE VIDEO:
- تحويل التركيزات - Conversion des concentrations (Fr):

- تحويل التركيزات - Conversion des concentrations (Ar)

2. المواد اللازمة
MATERIEL NECESSAIRE

- Balance analytique pour peser avec précision les solutés solides (2).
- Pipettes graduées et volumétriques pour mesurer des volumes précis de liquides sinon une éprouvette (1, 4).
- Fioles jaugées pour préparer des solutions de volumes précis.
- Agitateur magnétique pour homogénéiser les solutions (5).
- Eau distillée ou désionisée pour éviter les impuretés (8).
- Solutés purs : Des produits chimiques de haute pureté pour garantir des résultats fiables (6).

3. خطوات تحضير المحلول الكيميائي
ETAPES DE PREPARATION D'UNE SOLUTION CHIMIQUE

3.1. Calculer la quantité de soluté nécessaire. Calcul pour déterminer la masse de soluté on utilise les formules :
- Pour un solide: m = C x V x M, où m = masse de soluté (g), C = concentration souhaitée (mol/L), V = volume de solution (L) et M = masse molaire du soluté (g/mol).
Exemple: On souhaite préparer V=100 mL d’une solution de chlorure de sodium NaCl à C = 0.10 mol/L. La masse molaire du chlorure de sodium est M = 58 g/mol.
Calculons la masse de chlorure de sodium à peser : les 100mL de solution doivent contenir nNaCl = C.V mol de NaCl, donc la masse m à peser est m = nNaCl.M = C.V.M
Application: m = 0,58g.
58 (g) dans 1 L donne une concentration 1 M
X (g) dans 1 L donne une concentration 0.10 M
D'où x = (58 x 0.10)/1 g dans 1 L, or on veut préparer juste 100 ml:
(58 x 0.10)/1 g dans 1 L
m (g) dans 0.1 L, d'où: m = (58 x 0.10) x 0.1 = 0.58 g
- Pour un liquide: V = (C x V x M)/rho
Où : rho = densité du soluté (g/mL). ρ = m/V ↔️ m = ρ x V, avec m en kilogramme (kg), V en mètre cube (m3) et ρ en kilogramme par mètre cube (kg.m-3)
3.2. Peser ou mesurer le soluté:
- Pour un solide, utilisez une balance analytique pour peser la quantité calculée.
- Pour un liquide, utilisez une pipette graduée ou volumétrique.
3.3. Dissoudre le soluté.
- Transférez le soluté dans une fiole jaugée.
- Ajoutez une petite quantité de solvant et agitez jusqu'à dissolution complète.
3.4. Ajuster le volume.
- Complétez avec le solvant jusqu'au trait de jauge de la fiole.
- Homogénéisez soigneusement la solution.

4. الممارسات الجيدة
LES BONNES PRATIQUES -

- Étalonnage du matériel: Vérifiez régulièrement l'étalonnage des pipettes et des balances.
- Précision des mesures : Utilisez toujours du matériel de haute qualité pour éviter les erreurs.
- Étiquetage : Étiquetez toutes les solutions avec la concentration, la date de préparation et le nom du préparateur.
- Conservation : Stockez les solutions dans des conditions appropriées (température, lumière) pour éviter leur dégradation.

5. إجراء اختبار بأسئلة متعددة الإجابات
FAIRE DES QCMs

- Calcul des concentrations chimiques et des dilutions de solutions (QCM) - اختبار في احتساب التركيزات والتخفيفات في المحاليل الكيميائية.
- Solutions chimiques. Calcul de concentrations et de dilutions - تركيزات المواد الكيميائية في المحاليل.

6. تطبيقات في الكيمياء الحيوية
6. APPLICATIONS EN BIOCHIMIE

- Réactions enzymatiques : Les enzymes nécessitent des concentrations précises de substrats et de cofacteurs pour fonctionner correctement.
- Dosages colorimétriques : Les solutions standards doivent être préparées avec précision pour établir des courbes d'étalonnage fiables.
- Cultures cellulaires : Les milieux de culture doivent contenir des nutriments et des facteurs de croissance à des concentrations spécifiques.
En conclusion, la préparation de solutions chimiques de concentrations précises est une compétence essentielle en biochimie. En suivant les étapes décrites et en respectant les bonnes pratiques, vous garantirez la qualité et la reproductibilité de vos expériences.