Thème 1_Nourrir l`humanité - Enseignement des Sciences Physiques

1°ES/L_Thème 1_NOURRIR L’HUMANITE
Correction :
TP 2_Qualité de l’eau
QUALITE D’UNE EAU
I. Diversité des eaux de consommation.
I.1
- molécules d’eau,
- d’ions (sels minéraux, oligoéléments) accumulés au contact des roches et
des sols qu’elle traverse.
Une eau est composée de :
I.2
* Les eaux minérales sont naturellement potables à la source et présente une composition chimique constante
et reconnue bénéfique pour la santé (vertus thérapeutiques).
* Les eaux de source sont naturellement potables à la source mais leur composition peut légèrement varier
(car elle peut être prélevée au niveau de différentes sources).
* L’eau du robinet est issue d’eaux non potables prélevées dans les rivières, les lacs ou les nappes
phréatiques. Elle subit donc un traitement pour la rendre potable.
I.3
1.
L’eau de Contrex et l’eau de Paris possèdent un pH
de 7, elles sont donc neutres.
L’eau de Vichy présente un pH de 6,5. Elle est donc
légèrement acide car son pH est inférieur à 7.
neutre
0
acide
7
basique
14
pH
2.
Chlorure Cl-
Sulfate SO42-
Plomb Pb2+
Calcium Ca2+
et/ou
Magnésium Mg2+
Eau de Paris
léger précipité
blanc
léger précipité
blanc
pas de
précipité
légère coloration
rose-violette
Vichy StYorre®
important
précipité blanc
léger précipité
blanc
pas de
précipité
légère coloration
rose-violette
Contrex®
très léger
précipité blanc
important
précipité blanc
pas de
précipité
forte coloration
rose-violette
Ions testés
Composition
* Un peu d’ions chlorure, sulfate,
calcium et magnésium.
* Pas d’ions plomb
* Beaucoup d’ions chlorure,
* Un peu d’ions sulfate, calcium
et magnésium.
* Pas d’ions plomb
* Beaucoup d’ions sulfate,
calcium et magnésium.
* Un peu d’ions chlorure.
* Pas d’ions plomb
Nos observations sont en accord avec les indications portées sur les étiquettes des différentes eaux.
L’eau de Paris n’a pas vraiment de goût.
L’eau de Vichy a un goût un peu salé car elle contient beaucoup des ions chlorure et sodium (le sel est
composé d’ions sodium Na+ et chlorure Cl-).
L’eau de Contrex a un goût un peu calcaire ou dur car elle contient beaucoup d’ions calcium Ca2+ et
magnésium Mg2+.
3.
4.
Les critères relatifs à la santé publique sont les critères chimiques et biologiques qui sont soumis à une norme.
Les critères relatifs au confort du consommateur sont les critères organoleptiques, relatifs aux sens.
5.
De tels critères permettent l’apport dans les bonnes quantités de chaque ion essentiel au bon fonctionnement
de l’organisme. A l’instar des plantes, il ne faut ni excès, ni défaut, quel que soit l’ion considéré.
6.
Une eau potable peut contenir jusqu’à 50 mg/L de nitrates, elle n’est donc pas forcément dépourvu de ces ions.
7.
Si l’on compare tous les critères de potabilité à la composition de l’eau de Paris, on note que cette dernière
respecte tous les critères.
Par contre, on observe que l’eau de Vichy ne respecte pas les limites en ions chlorures et sodium. Elle est
pourtant déclarée potable sur le marché du fait de ses vertus thérapeutiques. Il en va de même pour l’eau de Contrex
qui possède trop d’ions sulfates.
M.Meyniel
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TP 2_Qualité de l’eau
II. Rendre une eau potable.
1. L’eau est prélevée en surface au niveau des lacs et rivières ou en sous-terrain au niveau des nappes phréatiques.
2. Le dégrillage-tamisage, la floculation-décantation et la filtration sont les 3 premières étapes qui permettent de
clarifier l’eau.
L’ozonation et la chloration sont les deux dernières étapes permettant la désinfection de l’eau.
 Tamisage
 Floculation et
Décantation
 Filtration sur
sable
 Ozonation
 Chloration
3. Afin d’éviter le développement de bactéries dans l’eau lors de son transport dans les canalisations, on ajoute du
dichlore à l’eau. Ce chlore peut conférer un goût « d’eau de Javel » à l’eau du robinet. Remplir une carafe et la
mettre au réfrigérateur un peu avant de servir l’eau permet de s’affranchir de ce goût.
4. Les eaux minérales ou de source ne nécessitent pas un tel traitement car elles sont directement potables à la
source. On peut les consommer sans aucun traitement.
III. Cas d’une eau dure.
III.1
Une eau dure est riche en ions calcium Ca2+ et/ou magnésium Mg2+.
Rq :
* Dans le langage commun, l’eau est dite calcaire.
Applications :
1.
Parmi les eaux étudiées dans ce cours, l’eau la plus dure est la Contrex car elle possède plus d’ions
calcium et magnésium que l’eau de Vichy et l’eau de Paris qui apparaît la moins dure.
2.
a. Une eau dure a dû traversé des roches calcaires lors de son trajet sous-terrain afin de se charger en
ions calcium et magnéisum.
b. Une eau de surface sera en générale peu dure car l’eau s’enrichit en ions essentiellement lors de son
trajet sous-terrain, au contact des roches.
3.
Au cours de son passage dans un adoucisseur, on note que les ions calcium et magnésium, initialement
dans l’eau, restent bloqués au niveau de la résine. Leur concentration dans l’eau diminue donc progressivement.
Au contraire, la concentration en ions sodium dans l’eau augmente car ces ions, initialement dans la
résine, se retrouve dans l’eau car les ions calcium et magnésium ont pris leurs places au niveau de la résine. Les
ions sodium sont comme lessivés.
4.
Rincer la résine par une saumure, riche en ions sodium, permet de régénérer la résine en lessivant les
ions calcium et magnésium et en la saturant à nouveau en ions sodium. La résine retrouve sa fonction adoucisseur.
III.2
Inconvénients d’une dure :
* elle mousse difficilement et demande donc beaucoup de savon pour les opérations de lavage.
* elle entartre les circuits d’eau chaude par dépôt de tartre, de calcaire (= carbonate de calcium (CaCO3)
solide, de carbonate de magnésium (MgCO3) ou de sulfate de calcium (CaSO4). Ces solides étant de mauvais
conducteurs de la chaleur, un appareil de chauffage aux tuyaux entartrés consomme beaucoup plus d’énergie.
* elle peut modifier le goût des aliments lors de la cuisson.
Avantages d’une dure :
* elle apporte à l’organisme une partie des ions calcium et magnésium qui lui sont nécessaires.
* lorsque les canalisations de distribution de l’eau domestique sont en plomb (maintenant elles sont en cuivre),
il se forme un dépôt de tartre qui empêche la dissolution du plomb dans l’eau et qui évite que les occupants de ces
logements n’absorbent cet élément toxique.
M.Meyniel
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TP 2_Qualité de l’eau
Matériel
Vidéoprojecteur
Contrex / Vichy St-Yorre
16 tubes à essais + portoir + 4 bouchons
NET pH = 10 dans flacon compte-goutte
Chlorure de baryum dans flacon compte-goutte
Iodure de potassium dans flacon compte-goutte
Nitrate d’argent dans flacon compte-goutte
pHmètre + support + pot de yaourt + 4 béchers 100 mL + pissette d’eau distillée
eau savonneuse
M.Meyniel
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