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21 Étatstandardenbiochimie
Mots clés
États standards
1. OBJECTIFS DES FICHES 21 À 28
La prévision du sens d’évolution d’une réaction ou la description d’un l’équilibre sont
rendues possibles dès lors que l’on connaît la valeur de l’enthalpie libre de réaction, D r G′.
Pour pouvoir établir cette grandeur on définira, pas à pas, les notions suivantes :
• les conditions d’état standard spécifiques aux réactions biochimiques (Fiche 21),
• le potentiel chimique ′
μ i et l’activité des solutés a i (Fiche 22),
• la variable d’avancement x′ et les grandeurs de réaction qui en dérivent (Fiche 23),
• l’enthalpie libre standard de formation D f G′° et l’enthalpie libre standard de réaction
D r G′° (Fiche 24),
• les critères d’évolution spontanée d’une réaction, fondés sur les valeurs de la constante
d’équilibre K′ éq et du quotient de réaction Q′ (Fiche 25),
• l’enthalpie libre de réaction calculée à partir des potentiels de demi-réduction E′° des
constituants d’une réaction d’oxydo-réduction (Fiche 26).
La fiche 27 montre la véritable nature de l’enthalpie libre de réaction et sa variation au
cours de l’évolution spontanée d’un système jusqu’à l’établissement de l’équilibre.
Trois réactions typiques du métabolisme cellulaire sont ensuite prises en exemple
(Fiche 28) pour montrer comment, in vivo, le quotient de réaction Q′ peut influer sur le
sens d’évolution d’une réaction. Dans la même fiche, l’exemple d’une quatrième réaction
montre comment un couplage énergétique favorable permet d’inverser le sens d’évolution d’une réaction initialement qualifiée de non spontanée et irréversible.
2. ÉTAT STANDARD
On ne mesure pas les valeurs absolues d’énergie, mais seulement des différences d’énergie entre différents états d’un système. Aussi, il est nécessaire de définir un état qui
servira de référence, l’état standard :
• Généralement on retient la température de 25 °C (298,15 K), mais on peut concevoir
des états standards à des températures différentes.
• L’état standard des éléments et des composés purs est représenté par leur forme la plus
stable à une pression de 1 bar (10 5 Pa).
• La concentration de H + est fixée à 10 –7 mol L –1 (pH = 7).
• Pour tous les autres solutés, l’état standard est celui d’une solution idéale (g = 1, voir
Fiche 22) de concentration C i = 1 mol L –1 .
• Tout composé à l’état standard possède une activité (Fiche 22) égale à 1, y compris l’eau
(bien que sa concentration soit de 55,6 mol L –1 ), et H + (bien que sa concentration soit
de 10 –7 mol L –1 ).
9782100724185-Livre.indb 48
20/05/15 19:11
21 Étatstandardenbiochimie
Mots clés
États standards
1. OBJECTIFS DES FICHES 21 À 28
La prévision du sens d’évolution d’une réaction ou la description d’un l’équilibre sont
rendues possibles dès lors que l’on connaît la valeur de l’enthalpie libre de réaction, D r G′.
Pour pouvoir établir cette grandeur on définira, pas à pas, les notions suivantes :
• les conditions d’état standard spécifiques aux réactions biochimiques (Fiche 21),
• le potentiel chimique ′
μ i et l’activité des solutés a i (Fiche 22),
• la variable d’avancement x′ et les grandeurs de réaction qui en dérivent (Fiche 23),
• l’enthalpie libre standard de formation D f G′° et l’enthalpie libre standard de réaction
D r G′° (Fiche 24),
• les critères d’évolution spontanée d’une réaction, fondés sur les valeurs de la constante
d’équilibre K′ éq et du quotient de réaction Q′ (Fiche 25),
• l’enthalpie libre de réaction calculée à partir des potentiels de demi-réduction E′° des
constituants d’une réaction d’oxydo-réduction (Fiche 26).
La fiche 27 montre la véritable nature de l’enthalpie libre de réaction et sa variation au
cours de l’évolution spontanée d’un système jusqu’à l’établissement de l’équilibre.
Trois réactions typiques du métabolisme cellulaire sont ensuite prises en exemple
(Fiche 28) pour montrer comment, in vivo, le quotient de réaction Q′ peut influer sur le
sens d’évolution d’une réaction. Dans la même fiche, l’exemple d’une quatrième réaction
montre comment un couplage énergétique favorable permet d’inverser le sens d’évolution d’une réaction initialement qualifiée de non spontanée et irréversible.
2. ÉTAT STANDARD
On ne mesure pas les valeurs absolues d’énergie, mais seulement des différences d’énergie entre différents états d’un système. Aussi, il est nécessaire de définir un état qui
servira de référence, l’état standard :
• Généralement on retient la température de 25 °C (298,15 K), mais on peut concevoir
des états standards à des températures différentes.
• L’état standard des éléments et des composés purs est représenté par leur forme la plus
stable à une pression de 1 bar (10 5 Pa).
• La concentration de H + est fixée à 10 –7 mol L –1 (pH = 7).
• Pour tous les autres solutés, l’état standard est celui d’une solution idéale (g = 1, voir
Fiche 22) de concentration C i = 1 mol L –1 .
• Tout composé à l’état standard possède une activité (Fiche 22) égale à 1, y compris l’eau
(bien que sa concentration soit de 55,6 mol L –1 ), et H + (bien que sa concentration soit
de 10 –7 mol L –1 ).
9782100724185-Livre.indb 48
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