Karamö, le prof virtuelLeçon 4 sur 23
Les lipides
Je sais définir les lipides, décrire la structure d'un triglycéride, écrire les réactions d'estérification et de saponification, identifier un lipide et faire des calculs de masse.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 1 schéma
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir un lipide et citer ses propriétés physiques
- Décrire les acides gras (saturés, insaturés) et le glycérol, et écrire la formation d'un triglycéride
- Écrire et exploiter la réaction de saponification
- Identifier les lipides par la tache translucide et le Soudan III, et citer leurs rôles
Avant de commencer : La leçon sur les glucides ; en chimie, les fonctions alcool et acide, la formule brute et la masse molaire (C = 12, H = 1, O = 16, Na = 23 g/mol).
1Je découvre
À Mamou, la grand-mère de Hawa fabrique encore du savon à l'ancienne. Elle fait bouillir longtemps du beurre de karité avec de l'eau filtrée sur de la cendre de bois. Au bout de plusieurs heures, la graisse a disparu : il reste une pâte brune qui mousse dans l'eau et lave le linge.
Le même jour, Hawa renverse de l'huile de palme sur son cahier. La tache ne sèche pas : quand elle lève la feuille vers la lumière, la tache laisse passer la lumière, comme du papier calque. Une goutte d'eau, elle, a laissé une trace qui a disparu en séchant.
Au lycée, elle interroge son professeur : « Pourquoi l'huile ne se mélange-t-elle pas à l'eau ? Pourquoi le beurre de karité est-il solide et l'huile d'arachide liquide ? Et comment une graisse peut-elle devenir du savon ? »
Que sont les lipides, comment sont-ils construits, et comment les reconnaître ?
2Je comprends
1. Définition et propriétés
Les lipides sont des substances organiques formées surtout de carbone, d'hydrogène et d'oxygène (parfois aussi de phosphore et d'azote). On les appelle couramment corps gras : huiles, graisses, beurres, cires.
Leurs propriétés communes :
- ils sont insolubles dans l'eau (hydrophobes) : l'huile flotte à la surface de l'eau ;
- ils sont solubles dans les solvants organiques (éther, benzène, alcool chaud, essence) ;
- ils sont moins denses que l'eau ;
- ils laissent sur le papier une tache translucide qui ne disparaît pas en séchant.
Dans l'alimentation guinéenne, on les trouve dans l'huile de palme, l'huile d'arachide, le beurre de karité, la pâte d'arachide, le lait, la viande, le poisson et les graines de néré.
2. Les constituants : glycérol et acides gras
La plupart des lipides alimentaires sont des triglycérides (ou triacylglycérols). Ils sont formés de deux sortes de molécules.
Le glycérol (ou glycérine) est un trialcool : il porte trois fonctions alcool -OH. Formule : C3H8O3, soit CH2OH-CHOH-CH2OH. Masse molaire : 36 + 8 + 48 = 92 g/mol.
Les acides gras sont des acides organiques à longue chaîne carbonée, de formule générale R-COOH, où R est une chaîne de carbones et d'hydrogènes. Ils ont en général un nombre pair d'atomes de carbone (de 4 à 24).
- Un acide gras est saturé quand sa chaîne ne comporte que des liaisons simples entre carbones.
- Il est insaturé quand sa chaîne comporte une ou plusieurs doubles liaisons C=C.
| Acide gras | Formule | Nombre de C | Type | M (g/mol) |
|---|---|---|---|---|
| Acide palmitique | C15H31COOH | 16 | saturé | 256 |
| Acide stéarique | C17H35COOH | 18 | saturé | 284 |
| Acide oléique | C17H33COOH | 18 | insaturé (1 double liaison) | 282 |
Vérifions l'acide palmitique (C16H32O2) : 16 × 12 + 32 + 32 = 192 + 32 + 32 = 256 g/mol.
Lien avec l'état physique : les lipides riches en acides gras saturés sont en général solides à température ordinaire (graisses animales, beurre de karité) ; ceux riches en acides gras insaturés sont liquides (huile d'arachide, huile d'olive). L'huile de palme, qui contient beaucoup d'acide palmitique, se fige facilement quand il fait frais.
3. La formation d'un triglycéride : l'estérification
Chaque fonction alcool du glycérol peut réagir avec la fonction acide d'un acide gras. La réaction forme un ester et libère une molécule d'eau : c'est l'estérification.
glycérol + 3 acides gras longrightarrow triglycéride + 3 H2O
Exemple avec l'acide palmitique :
C3H8O3 + 3 C16H32O2 longrightarrow C51H98O6 + 3 H2O
Le triglycéride obtenu s'appelle la tripalmitine. Sa masse molaire : 92 + 3 × 256 - 3 × 18 = 92 + 768 - 54 = 806 g/mol. On vérifie avec la formule : 51 × 12 + 98 + 6 × 16 = 612 + 98 + 96 = 806 g/mol.
La réaction inverse, l'hydrolyse, coupe le triglycéride en glycérol et acides gras. Dans le tube digestif, c'est une enzyme, la lipase, qui la réalise.
- 1Glycérol : trialcool à 3 fonctions –OH
- 2+ 3 acides gras R–COOH (identiques ou différents)
- 3Estérification : chaque –OH réagit avec un –COOH et libère une molécule d'eau
- 4Triglycéride (triester) + 3 H2O
- 5Hydrolyse (lipase) : réaction inverse, retour au glycérol et aux acides gras
4. La saponification : de la graisse au savon
Chauffé avec une base forte (soude NaOH ou potasse KOH), un triglycéride est coupé : on obtient du glycérol et des sels d'acides gras, qui sont les savons. C'est la saponification, la réaction utilisée par la grand-mère de Hawa (la cendre filtrée fournit une solution basique riche en potasse).
triglycéride + 3 NaOH longrightarrow glycérol + 3 R-COONa (savon)
Pour la tripalmitine :
C51H98O6 + 3 NaOH longrightarrow C3H8O3 + 3 C15H31COONa
Le savon est efficace parce que sa molécule a une « tête » attirée par l'eau (hydrophile) et une longue « queue » attirée par les graisses (hydrophobe) : il entoure les salissures grasses et les entraîne dans l'eau.
Méthode
Pour résoudre un problème de saponification :
- J'écris l'équation équilibrée : 1 triglycéride + 3 NaOH donne 1 glycérol + 3 savons.
- Je calcule la masse molaire du triglycéride et la quantité de matière n = m ÷ M.
- J'utilise les proportions de l'équation : n(NaOH) = 3 × n(triglycéride) ; n(glycérol) = n(triglycéride) ; n(savon) = 3 × n(triglycéride).
- Je calcule les masses demandées : m = n × M, et je vérifie l'ordre de grandeur.
Exemple
Quelle masse de soude faut-il pour saponifier complètement 403 g de tripalmitine ? Quelle masse de glycérol obtient-on ?
M(tripalmitine) = 806 g/mol, donc n = 403 ÷ 806 = 0,5 mol.
n(NaOH) = 3 × 0,5 = 1,5 mol ; M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 g/mol ; m(NaOH) = 1,5 × 40 = 60 g.
n(glycérol) = 0,5 mol ; m(glycérol) = 0,5 × 92 = 46 g.
Exemple
Calculer la masse molaire de la trioléine, triglycéride formé de glycérol et de trois molécules d'acide oléique (C18H34O2).
M(acide oléique) = 18 × 12 + 34 + 32 = 216 + 34 + 32 = 282 g/mol.
M(trioléine) = 92 + 3 × 282 − 3 × 18 = 92 + 846 − 54 = 884 g/mol.
Vérification avec la formule C57H104O6 : 684 + 104 + 96 = 884 g/mol.
5. Les autres lipides
Tous les lipides ne sont pas des triglycérides :
- les phospholipides : glycérol + deux acides gras + un groupement phosphate. Ils ont une tête hydrophile et deux queues hydrophobes ; ils forment la double couche des membranes cellulaires (leçon sur la cellule) ;
- les stérols, comme le cholestérol, présent dans les membranes animales et à l'origine de certaines hormones et de la vitamine D ;
- les cires, qui imperméabilisent les feuilles, les plumes et la cire d'abeille.
6. Identifier les lipides et connaître leurs rôles
Test de la tache translucide : on frotte l'aliment (graine d'arachide écrasée) sur une feuille de papier ; on laisse sécher. Une tache qui reste translucide à la lumière indique des lipides.
Test au Soudan III : ce colorant rouge se dissout dans les lipides. Dans un tube contenant de l'eau, de l'huile et du Soudan III, seule la couche d'huile, au-dessus, se colore en rouge orangé.
| Rôle | Explication |
|---|---|
| Énergétique | 1 g de lipide fournit environ 38 kJ, plus du double de 1 g de glucide (environ 17 kJ) |
| Réserve | tissu adipeux sous la peau et autour des organes ; bosse du zébu |
| Structure | phospholipides et cholestérol des membranes |
| Protection | isolant thermique sous la peau ; cires imperméabilisantes |
| Transport de vitamines | les vitamines A, D, E et K sont solubles dans les lipides |
3Je retiens
Je retiens
Lipides : corps gras (C, H, O), insolubles dans l'eau, solubles dans les solvants organiques, tache translucide sur le papier.
Triglycéride = glycérol (C3H8O3, 92 g/mol) + 3 acides gras (R–COOH) − 3 H2O : c'est l'estérification.
Acide gras saturé : liaisons simples (graisses solides) ; insaturé : au moins une double liaison C=C (huiles liquides).
Saponification : triglycéride + 3 NaOH → glycérol + 3 savons (R–COONa).
Autres lipides : phospholipides (membranes), cholestérol, cires.
Tests : tache translucide ; Soudan III colore les lipides en rouge orangé.
Rôles : énergie (environ 38 kJ/g), réserve, structure des membranes, isolation, transport des vitamines A, D, E, K.
4Erreurs fréquentes
- Oublier les 3 molécules d'eau dans l'estérification : la masse molaire d'un triglycéride n'est pas la simple somme glycérol + 3 acides gras.
- Écrire 1 NaOH dans la saponification : il faut 3 NaOH pour un triglycéride, car il y a trois fonctions ester à couper.
- Confondre la tache d'eau et la tache de graisse : la tache d'eau disparaît en séchant, la tache de lipide reste translucide.
- Croire que tous les lipides sont des triglycérides : les phospholipides et le cholestérol sont aussi des lipides.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Cite trois propriétés physiques des lipides.
b) Quels sont les deux constituants d'un triglycéride ?
c) Quelle différence y a-t-il entre un acide gras saturé et un acide gras insaturé ? Donne un exemple de chaque.
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a) Insolubles dans l'eau ; solubles dans les solvants organiques ; moins denses que l'eau ; tache translucide sur le papier (trois suffisent).
b) Le glycérol et trois acides gras.
c) Un acide gras saturé n'a que des liaisons simples C–C dans sa chaîne (acide palmitique, acide stéarique) ; un acide gras insaturé possède au moins une double liaison C=C (acide oléique).
2Exercice 2
Calcule la masse molaire de l'acide stéarique (C18H36O2) puis celle de la tristéarine, triglycéride formé avec trois molécules de cet acide.
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M(acide stéarique) = 18 × 12 + 36 × 1 + 2 × 16 = 216 + 36 + 32 = 284 g/mol.
M(tristéarine) = 92 + 3 × 284 − 3 × 18 = 92 + 852 − 54 = 890 g/mol (vérification avec C57H110O6 : 684 + 110 + 96 = 890 g/mol).
3Exercice 3
Écris l'équation de la saponification de la trioléine par la soude, puis calcule la masse de soude nécessaire pour saponifier 88,4 g de trioléine (M = 884 g/mol).
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C57H104O6 + 3 NaOH longrightarrow C3H8O3 + 3 C17H33COONa (trioléine + soude → glycérol + oléate de sodium).
n(trioléine) = 88,4 ÷ 884 = 0,1 mol ; n(NaOH) = 3 × 0,1 = 0,3 mol ; m(NaOH) = 0,3 × 40 = 12 g.
4Exercice 4
On veut savoir si la graine de néré, la pulpe de mangue et l'arachide contiennent des lipides. Propose une expérience simple, réalisable avec du papier, et indique comment interpréter les résultats.
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On écrase séparément chaque échantillon sur une feuille de papier blanc (une zone par échantillon, notée au crayon), et on fait à côté une tache d'eau pure comme témoin. On laisse sécher puis on regarde la feuille à contre-jour. Une tache qui reste translucide après séchage indique la présence de lipides (c'est le cas de l'arachide et de la graine de néré, riches en huile). Si la tache disparaît comme celle de l'eau, l'échantillon est pauvre en lipides (cas attendu pour la pulpe de mangue).
5Exercice 5
(Type examen) Un tube contient de l'eau, de l'huile d'arachide et quelques gouttes de Soudan III. On agite puis on laisse reposer.
a) Décris l'aspect du tube après repos et explique la position de chaque liquide.
b) Où se trouve la coloration rouge orangé ? Que montre-t-elle ?
c) On ajoute au tube un peu de savon et on agite : un mélange trouble et stable se forme. Explique ce résultat à partir de la structure de la molécule de savon.
d) Explique pourquoi l'huile d'arachide est liquide alors que le beurre de karité est solide à la température de la classe.
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a) On observe deux couches séparées : l'huile au-dessus, l'eau en dessous. L'huile est insoluble dans l'eau et moins dense qu'elle, elle flotte donc.
b) La couleur rouge orangé est dans la couche d'huile : le Soudan III est soluble dans les lipides et pas dans l'eau. Cela montre que la couche supérieure est bien un lipide.
c) La molécule de savon a une tête hydrophile, attirée par l'eau, et une longue queue hydrophobe, attirée par l'huile. Les queues s'enfoncent dans les gouttelettes d'huile et les têtes restent tournées vers l'eau : l'huile est divisée en fines gouttelettes dispersées dans l'eau. On obtient une émulsion stable.
d) L'huile d'arachide est riche en acides gras insaturés, dont les doubles liaisons empêchent les molécules de s'empiler serrées : elle reste liquide. Le beurre de karité contient davantage d'acides gras saturés, dont les chaînes droites s'empilent facilement : il est solide.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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