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Universit catholique de Louvain Ecole de chimie

Midweek de la Chimie

Analyse chimique de leau

ANALYSE CHIMIQUE DE L'EAU1

A INTRODUCTION

Dans notre environnement, l'eau est un lment qui joue un rle majeur, tant dun point de vue

biologique (vie aquatique, source d'eau potable pour l'homme) qu industriel (eaux de lavage

dans les industries mtallurgiques, papeteries, eaux de refroidissement dans les centrales

thermiques, eaux de production dans les industries agroalimentaires, brasseries...). Il est donc

fondamental d'exercer un contrle sur la qualit de l'eau et, le cas chant, d'effectuer une

puration.

L'analyse chimique de leau joue ds lors un rle primordial dans ces activits.

B. OBJECTIF

Lobjectif de ce laboratoire est de dterminer le degr de pollution de l'eau de ville et d'une eau

pollue en ralisant les analyses chimiques suivantes :

1. Oxygne dissous

2. Ions (Ca ++ et Mg ++) : duret totale

3. Chlorures

4. Sulfates

5. Phosphates

C. PARTIE EXPERIMENTALE

1. Dosage de loxygne dissous

L'oxygne est relativement peu soluble dans l'eau. La solubilit de l'oxygne diminue lorsque la

temprature augmente, lorsque la teneur en sels augmente et lorsque la pression atmosphrique

diminue.

La teneur en oxygne est une indication importante pour la qualit de l'eau. Une bonne

concentration en oxygne est essentielle pour la vie des plantes et des animaux aquatiques.

Gnralement 3 6 mg/l d'oxygne dissous constitue la dose ltale alors que la quantit idale

est la valeur la plus leve possible, c'est--dire la valeur de saturation.

La production d'oxygne dans l'eau est aussi dtermine par les organismes photosynthtiseurs.

L'activit de ces organismes dpend d'un certain nombre de facteurs comme la temprature, la

lumire et la source de dioxyde de carbone.

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La consommation d'oxygne est due principalement l'oxydation de matires organiques et

inorganiques par les bactries et la respiration des organismes suprieurs.

Lorsque l'eau n'est pas sature, l'oxygne de l'air diffuse dans l'eau. Diffrents facteurs

influencent cette diffusion comme par exemple, la temprature, l'agitation de l'eau, la surface de

contact, cette dernire pouvant tre diminue par la prsence d'huile ou de dtergent.

a. Principe de la mthode : titrage iodomtrique

En milieu alcalin, l'oxygne dissous ragit quantitativement avec l'hydroxyde manganeux

provenant du sulfate manganeux.

MnSO4 + 2 KOH Mn(OH)2 + K2SO4

Mn(OH)2 + 1/2 O2 MnO2 . H2O

En milieu acide, le bioxyde de manganse hydrat form libre l'iode lors de laddition d'un excs

d'iodure.

MnO2. H2O + 2 KI + 2 H2SO4 MnSO4 + K2SO4 + 3 H2O + I2

L'iode ainsi libr est dos l'aide d'une solution standardise de thiosulfate sodique, en

prsence d'amidon. Les nitrites, ventuellement prsents, sont dtruits par lajout d'azoture de

sodium.

I2 + 2 Na2 S2O3 2 NaI + Na2 S4O6

b. Matriel

Qualitatif

- erlen de 500 cm3

- pissette d'eau dminralise

- flacon SVL de 250 cm3

De prcision

- burette

- pipette gradue

c. Produits

- eaux analyser

- solution aqueuse de MnSO4 250 g/l

- mlange de solutions aqueuses de KOH 350 g/l, KI 75 g/l et NaN3 5 g/l

- solution concentre d' H2SO4

- solution de Na2S2O3 0,025 mol.l-1 (voir titre prcis)

- solution d'amidon

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d. Manipulations

- Remplir la burette, jusqu' ras bord, un flacon SVL et dterminer ainsi le volume exact d'eau

prlev :

VH2O = . . . . . . . . . cm3

- Retirer la pipette gradue 8 cm3 et les jeter.

- Ajouter la burette 2 cm3 de la solution de MnSO4 (250 g/l). L'extrmit de la burette doit

plonger dans l'eau

- Ajouter 4 cm3 du mlange KOH / KI / NaN3. L'extrmit de la burette doit plonger dans l'eau.

- Boucher le flacon et agiter 30 sec, laisser reposer 30 sec.

- Ajouter 2 cm3 de H2SO4cc, agiter, laisser reposer 30 sec.

- Transvaser le contenu du flacon dans un erlen de 500 cm3 et titrer la totalit par le Na2S2O3

0,025 mol.l-1 jusqu' la dcoloration partielle jaune fonc.

- Ajouter alors l'indicateur (amidon). La solution devient bleu fonc.

- Continuer le titrage jusqu' dcoloration complte.

- Noter le volume en cm3 de thiosulfate utilis :

V Na2S2O3 = . . . . . . . . cm3

e. Exploitation des rsultats

n Na2S2O3 = V Na2S2O3 x 10-3 x C Na2S2O3 = . . . . . . . . . . . mol

: 2

n I2 = . . . . . . . . . . . . . mol

: 2

n O2 = . . . . . . . . . . . . . mol dans (VH2O - 8 cm3 )

x 1000 /( VH2O -8)

n O2 = . . . . . . . . . . . . . mol dans 1 000 cm3

x 32

n g O2 dans 1 000 cm3 = . . . . . . . . . . . . . . g/l

f. Rflexion

Pourquoi boucher le flacon SVL et plonger l'extrmit de la burette sous le niveau du liquide ?

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2. Dtermination de la duret totale

La duret totale (= duret temporaire + duret permanente) reprsente principalement la teneur

totale en ions Ca++ et Mg++. La duret temporaire est due aux ions HCO3-et CO3-- qui sont limins

par prcipitation chaud du CaCO3 et du MgCO3.

La duret permanente est due aux ions restants (Cl-, SO4--...).

La duret de l'eau joue un rle important dans la vie courante. A titre d'exemple: l'entartrage des

rsistances lectriques des appareils mnagers.

Classement des eaux suivant leur duret

eau Franais (F)3

trs douce < 3

douce 3-5

dure 15-30

trs dure > 30

a. Principe de la mthode : titrage complexomtrique

La duret totale reprsente la quantit totale d'ions Ca++ et Mg++ prsents dans l'eau.

Le dosage des ions Ca++ et Mg++ est ralis de la manire suivante. Aprs addition pH 10 d'un

indicateur qui forme avec les ions Ca++ et Mg++ des complexes colors (ici rouge), on ralise le

titrage du mlange color par l'EDTA (thylne diamine ttraactique).

Au terme du titrage, l'indicateur est libr, la solution passe du rouge au vert.

Le sel disodique de l'acide thylne diamine ttraactique (EDTA) forme des complexes stables

(1-1) incolores avec les ions Ca++ et Mg++ :

H2Y2- + Ca++ CaY2- + 2H+

H2Y2- + Mg++ MgY2- + 2H+

N.B.La prsence d'ions Mg++ est indispensable, car le complexe form par les ions Ca++ avec

l'indicateur est instable.

b. Matriel

Qualitatif

- erlen 250 cm3

- pissette d'eau dminralise

De prcision

- burette

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c. Produits

- eaux analyser

- comprim tampon indicateur

- solution concentre de NH3

- solution EDTA 10-2 mol.l-1 (voir titre prcis)

d. Manipulation

- Introduire dans un erlenmeyer de 250 cm3, 50 cm3 d'eau analyser.

- Dissoudre 1 comprim tampon indicateur et ajouter 1 cm3 de NH3 conc.

- Vrifier le pH, lajuster si ncessaire.

- Titrer( la burette) par la solution d'EDTA. A lquivalence, la solution vire du rouge au vert.

- Noter le volume d'EDTA utilis :

V EDTA = . . . . . . . . cm3

e. Exploitation des rsultats

nEDTA = VEDTA . 10-3 x CEDTA = . . . . . . . . . . . . mol

=

nMg++ + nCa++ = . . . . . . . . . . . . mol dans 50 cm3 d'eau

x 20

nMg++ + nCa++ = . . . . . . . . . . . . mol dans 1000 cm3 ou 1 L

x 100 (Mr CaCO3 ) .................g CaCO3

X 1000 .................... mg CaCO3

10 mg de CaCO3 correspond 1 F

= . . . . . . . . . . . . F

f. Rflexion

Comment diminuer la duret de l'eau de distribution ?

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3. Dosage des ions chlorures

Les ions chlorures sont quantitativement prpondrants dans l'eau de mer ( 19 000 mg/l).

Dans l'eau douce, ils constituent les anions les plus importants aprs l'hydrognocarbonate HCO3-

et le sulfate SO4--.

La teneur en Cl- dpend fortement de l'origine de l'eau et de la nature du terrain.

a. Principe de la mthode : titrage prcipitimtrique

Les ions chlorures sont titrs par les ions argent en prsence dun indicateur, la fluorescine.

Ag+ + Cl- AgCl (blanc)

A lquivalence, lindicateur de coloration jaune devient de couleur rose. Afin de bien visualiser

le virage de lindicateur, lexprience est ralise avec de leau de mer, dont la salinit est plus

leve.

b. Matriel

Qualitatif

- erlenmeyer de 250 cm3

- pissette d'eau dminralise

De prcision

- burette

- jaug de 100 cm3

- pipette jauge de 10 cm3

c. Produits

- eaux analyser

- solution de fluorescine

- solution de nitrate d'argent 0,07 mol.l-1 (voir titre prcis)

d. Manipulations

- Prlever 10 cm3 d'eau de mer la burette

- Introduire dans le jaug de 100 cm3

- Ajouter de leau dminralise jusquau trait de jauge et bien homogniser - Prlever 10 cm3 de solution dilue la pipette et introduire dans l'erlenmeyer de 250

cm3

- Ajouter 3 gouttes de la solution de fluorescine.

- Titrer la burette sur fond blanc par la solution de nitrate d'argent 0,07mol.l

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