Chimie Dureté d`une eau – Corrigé Chap.2 - Bougaud-free

Spécialité
Thème : L’eau - Eau et ressources
TP
Chimie
Dureté d’une eau – Corrigé
Chap.2
I. Comment mesurer la dureté d’une eau ?
Problème 1
• Les ions calcium et magnésium réagissent avec l’EDTA selon les réactions totales :
Ca2+(aq) + Y4-(aq) → [CaY]2-(aq) et Mg2+(aq) + Y4-(aq) → [MgY]2-(aq)
• Les réactifs et les produits étant incolores, on utilise le NET comme indicateur de fin de réaction de titrage, en
milieu basique (pH = 10).
1) Protocole
• Rincer la burette avec de l’eau distillée puis avec la solution titrante d’EDTA à C2 = 5,0 × 10-2 mol.L-1.
• Vérifier qu’il n’y a pas de bulle d’air dans le bas de la burette et ajuster le zéro.
• Prélever V1 = 10,0 mL d’eau de Contrex avec la pipette jaugée de 10,0 mL munie d’un pipeteur.
Les verser dans un bécher de 100 mL posé sur un agitateur magnétique.
• Verser 20 mL de solution tampon à pH = 10, mesurés avec l’éprouvette graduée, dans le bécher.
• Ajouter quelques gouttes (ou un pointe de spatule) de NET et placer le barreau aimanté.
• Mettre en marche l’agitation et verser la solution titrante d’EDTA jusqu’à l’équivalence.
L’équivalence du titrage est obtenue lorsque la solution passe du rose au bleu.
Burette contenant
une solution d’EDTA
à C2 = 0,010 mol.L-1
Témoin
V1 = 10,0 mL d’eau minérale Contrexéville
+ 20 mL de solution tampon à pH = 10
+ 10 gouttes de NET (rose avant l’équivalence)
• Le volume à l’équivalence est VE = 13,6 mL
• A l’équivalence du titrage, on a réalisé un mélange stœchiométrique des réactifs titrant et titrés. Ainsi , la
quantité d’EDTA versée est égale à la somme des quantités initiales d’ions Ca2+ et Mg2+
ni(Ca2+) + ni(Mg2+) = nversé équivalence (Y4-)
• En notant V1 le volume de l’échantillon d’eau minérale, il vient :
[Ca2+(aq)] × V1 + [Mg2+(aq)] × V1 = [Y4-] × VE
[Y4-] × VE 0,010 × 13,6
[Ca2+(aq)] + [Mg2+(aq)] =
=
= 14 mmol/L (2 chiffres significatifs seulement)
V1
10,0
2) Avec l’étiquette de l’eau Contrexéville :
t(Ca)
t(Mg) 0,468 0,0745
• [Ca2+(aq)] + [Mg2+(aq)] =
+
=
+
= 14,7 × 10-3 mol/L = 14,7 mmol/L
M(Ca) M(Mg) 40,1
24,3
|14 – 14,7|
× 100 = 4,8 %
• L’écart relatif :
14,7
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C02_durete_eau_corr.doc
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3) D(°TH) = 10 × ([Ca2+(aq)] + [Mg2+(aq)]) = 10 × 14 = 140 °TH
En France les eaux de consommation courantes ont des D(°TH) compris entre 0 °TH et 50 °TH.
L’eau de Contrexéville n’est donc pas une eau de consommation quotidienne.
Problème 2 : L’eau du robinet est-elle une eau de consommation quotidienne ?
• On dose V1 = 50,0 mL d’eau du robinet, mesurés avec la fiole jaugée
[Y4-] × VE 5,0 × 10-2 × 3,8
• On trouve VE = 3,8 mL donc [Ca2+(aq)] + [Mg2+(aq)] =
=
= 3,8 × 10-3 mol.L-1
V1
50,0
[Ca2+(aq)] + [Mg2+(aq)] = 3,8 mmol.L-1
• D(°TH) = 10 × ([Ca2+(aq)] + [Mg2+(aq)]) = 10 × 3,8 = 38°TH < 50°TH donc l’eau du robinet est une eau de
consommation quotidienne.
II. Comment réduire la dureté d’une eau ?
Imaginer des pistes
• Le charbon actif permet de retenir les micropolluants et le chlore. La résine échangeuse d’ions permet de
remplacer les cations présents dans l’eau par des ions hydrogène H+(aq) ou sodium Na+(aq). Les nanoparticules
d’argents évitent la prolifération des bactéries.
• Les ions qui peuvent être retenus par la cartouche filtrante sont les ions calcium, magnésium, plomb, cuivre et
aluminium.
Choisir une méthode
• Pour mettre en évidence la fonction adoucissante d’une carafe filtrante, on réalise le dosage de 10,0 mL d’eau de
Contrexéville filtrée par la solution d’E.D.T.A. en présence de N.E.T. et en milieu tamponné basique. Un titre
hydrotimétrique nettement inférieur à 140 °TH permettra de conclure que la carafe filtrante a permis d’adoucir
l’eau en éliminant les ions calcium et magnésium responsables de la dureté.
• Pour régénérer une cartouche filtrante usagée, on remplit la carafe filtrante d’une solution saturée en chlorure de
sodium, puis on la lave à deux reprises par de l’eau du robinet. Pour vérifier le fonctionnement de la cartouche,
on réalise le dosage de 10,0 mL d’eau de Contrexéville filtrée par la solution d’E.D.T.A. en présence de N.E.T.
et en milieu tamponné basique. Un titre hydrotimétrique nettement inférieur à 140 °TH permettra de conclure
que la carafe filtrante a été régénérée puisqu’elle permet d’adoucir une eau dure.
Porter un regard critique sur un résultat
• L’utilisation des carafes filtrantes peut être intéressante pour filtrer l’eau des habitations qui possèdent
d’anciennes canalisations en plomb. L’eau du robinet peut alors présenter une concentration importante en
plomb ce qui cause des problèmes neurologiques. Dans les villes où l’eau présente une concentration élevée en
chlore, l’utilisation de la carafe filtrante pourra permettre d’éliminer un goût désagréable.
• La consommation excessive d’une eau adoucie n’est pas recommandée car les ions calcium et magnésium
jouent un rôle essentiel pour la croissance et la régénération des os. Par ailleurs, des études montrent que l’eau
des carafes présente souvent un nombre très important de bactéries. La stagnation de l’eau dans la carafe
entraîne une multiplication rapide des bactéries ce qui peut causer des problèmes de santé.
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