Annales Bac S : Entretien des lentilles cornéennes

Les lentilles de contact souples doivent être retirées quotidiennement. Leur entretien se fait en deux étapes : une décontamination par une solution de peroxyde d'hydrogène(ou eau oxygénée) pour éliminer les germes pathogènes, suivie de la décomposition du peroxyde d'hydrogène pour que la lentille puisse être remise, sans danger, au contact de l'œil.

On se propose d'étudier, en présence d'un catalyseur, la cinétique de la décomposition du peroxyde d'hydrogène contenu dans une solution utilisée pour la décontamination des lentilles de contact.

Données :

Etiquettes de la solution commerciale de décontamination :
- peroxyde d'hydrogène stabilisé : 3,10 g ;
- eau purifiée ajoutée pour arriver à un volume total de solution de 100 mL.
Masses molaires atomiques : M(H) = 1,0 g.mol^-1,
M(O) = 16,0 g.mol^-1
Volume molaire des gaz dans les conditions de l'expérience :V_m = 24 L.mol^-1.

1. Préparation de la solution S :

2. Présentation des catalyseurs utilisés pourla décomposition du peroxyde d'hydrogène :

On utilise parallèlement deux catalyseurs :
- le platine solide, déposé sous forme de poudre sur un support de plastique ;
- une enzyme, la catalase, soluble en solution aqueuse.

3. Etude cinétique de la réaction.

L'étude est menée à la température ambiante.

A l'instant t = 0, on introduit :
- le platine dans un échantillon de solution S, noté 1 ;
- la catalase dans un échantillon de solution S, noté 2.

Les volumes des deux échantillons sont égaux à V_s = 50 mL.

Dans chaque échantillon, le peroxyde d'hydrogènese décompose en eau et en dioxygène suivant l'équation-bilan :

On détermine à divers instant le volume de dioxygène dégagé et on en déduit la concentration en peroxyde d'hydrogène restant. On trace la courbe donnant la concentration en peroxyde d'hydrogène restant en fonction du temps,
On obtient les courbes des figures 1 et 2 de l'annexe.