Manuscrit - laboratoire PROTEE - Université du Sud - Toulon - Var

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Manuscrit - laboratoire PROTEE - Université du Sud - Toulon - Var

Université du sud Toulon-Var

UFR Sciences et Techniques

Master 1 charme

Rapport de stage sur le thème :

Optimisation du protocole de synthèse d’une

solution d’acide chlorhydrique concentrée et non

contaminée en mercure

Préparé par :

Mr. FILALI RHARRASSI KHALID.

Encadré par:

Mme. N.Patel-Sorrentino.

Année universitaire : 2006/07


Remerciement

Je remercie M. Yves Lucas de m’avoir accueillir dans son laboratoire pour effectuer

mon stage

Je tiens aussi à remercie Mme. Nathalie Patel de ses conseils, ses orientations, et sa

disponibilité même dans la période de sa maladie

Je remercie l’ensemble du personnel du laboratoire pour avoir été aussi patient avec

moi, et pour son coopération.

Merci pour tous


Sommaire

Pages

Introduction 1

A) Partie théorique

I) Détermination de la concentration d’une solution

commerciale d’HCl concentré 1

II) Détermination des quantités théoriques pour synthétisé

10 mL de HCl 1

III) Dosage de HCl par NaOH 3

B) Partie expérimentale

I) Description des montages 4

II) Synthèse de HCl concentré dans des conditions propres : 7

1) le lavage de matériel : 7

2) préparation de l’acide 10% de lavage: 8

3) préparation de SnCl2 : 8

III) Mesurer le taux de mercure dans l’acide synthétisé : 8

1) Principe de d’analyse : 8

2) Définition des blancs 9

3) Etalonnage 10

4) Dosage de mercure de quelques solutions d’HCl : 10

a) L’acide utilisé en polarographie : 10

b) solution commercial d’HCl concentré utilisé pour préparer HCl de

lavage: 11

c) Solution HCl synthétisé pendant l’essai N°10: 11

d) L’acide synthétisé dans des conditions ‘propres’: 12

5) Dosage de la solution de barbotage : 12

Conclusion 13


Introduction :

Le mercure est un métal que l’on trouve à l’état naturel dans l’écorce terrestre sous

forme de dépôt de minerai rouge vermillon appelé cinabre. Le mercure se retrouve sous trois

formes différentes : élémentaire, inorganique et organique.

Le mercure métallique dit aussi élémentaire (Hg) se trouve sous la forme d’un

liquide argenté et luisant qui émet une vapeur incolore et inodore à la température ambiante.

Les propriétés uniques du mercure élémentaire comme sa conductivité et son coefficient

d’expansion le rendent utile pour une profusion d’utilisations spécialisées (mesure de la

température).

La combinaison du mercure élémentaire à certains éléments comme le soufre,

le chlore ou l’oxygène peut entraîner la formation de composés inorganiques, généralement

connus comme des sels de mercure.

La combinaison du mercure élémentaire au carbone et à l’hydrogène entraîne

la formation de composés de mercure organique.

Dans l’environnement, certains micro-organismes (bactéries et champignons) de

même que des processus naturels peuvent transformer une forme de mercure en une autre.

La concentration de mercure dans les eaux naturelles est très faibles (de l’ordre de quelques

ng.L -1 ) ce qui pose le problème de la facilité de contamination qui peut se produire à tout

moment :

• Prélèvements

• Stockage

• Analyses …

On s’intéresse dans cette étude à réduire la contamination des réactifs intervenant dans

l’analyse de mercure

Dans ce travail, on a déterminé la quantité totale du mercure par spectrométrie de

fluorescence atomique à vapeur froide (CVAFS). Le principe consiste à quantifier la vapeur

de mercure par la CVAFS, le nuage de vapeur de mercure est soumis à l’excitation d’un

faisceau lumineux de longueur d’onde 254 nm, et la fluorescence réémise à la même longueur

d’onde est mesurée par un photomultiplicateur orienté à 90° du faisceau d’excitation.

L’un des réactifs les plus importants pour effectuer ce type d’analyse est l’acide

chlorhydrique (HCl) concentré et pur (concentration d’Hg doit être ≤ 5ng.L -1 ). Cet élément

rentre dans la préparation des solutions de SnCl2 (réduit Hg 2+ en Hg) et BrCl (détruit la

matière organique pour libéré le mercure piéger) que ne doivent pas contenir de traces de

mercure pour avoir une quantification exacte des taux de mercure.

Ce type de réactif est très cher, on peut le synthétiser dans des conditions opératoires

rigoureuses à partir de NH4Cl et H2SO4 disponibles sur le marché à des prix raisonnables.

Le but du stage est de synthétiser une solution d’HCl concentré et pur en Hg et

d’optimiser les quantités des réactifs de départ. Pour cela, ce travail a été divisé en 4 parties :

• La détermination des quantités théoriques nécessaire à la synthèse d’une

solution d’HCl concentré à partir de NH4Cl et H2SO4.

• Vérifier la justesse de ces valeurs par des essais expérimentaux.

• Synthétiser une solution d’ HCl concentré et pur en mercure.

• Mesurer le taux de contamination en mercure dans l’acide synthétisé.

1


A) Partie théorique :

Théoriquement on peut synthétiser une solution d’HCl en faisant barboter dans une solution

d’eau, HCl gazeux résultant de la réaction entre NH4Cl et H2SO4 selon la réaction suivante :

2NH4Cl + H2SO4 2 HCl(g)

Barbotage dans l’eau Milli-Q

Solution de HCl

I) Détermination de la concentration d’une solution commerciale d’HCl

concentré :

Les constantes physico-chimiques de l’acide chlorhydrique commercial sont :

• Une densité d = 1,19

• Un degré de pureté : p = 36% en masse

• Une masse molaire égale à 36,458g. mol -1

On sait que d= masse volumique du produit/masse volumique de l’eau

Donc 1 litre d’HCl pèse 1,19 kg

Or l’acide commercial est pur à 36% en masse, donc la quantité d’acide pur contenu dans 1L

d’acide commercial est :

mp (HCl) = m(HCl) * p(HCl)

= 1,19 * 0,36

= 0,4284 kg

Donc la molarité de l’acide HCl commercial est :

[HCl]com= mp(HCl)/M(HCl)*V(HCl) avec: mp(HCl) = 428,4 g

M (HCl) = 36,458 g

V (HCl) = 1L

[HCl]com = 11,75 mol.L -1

II) Détermination des quantités théoriques pour synthétiser 10 mL de HCl :

Une quantité de 10 mL d’acide contiendra un nombre de mole : n(HCl) = 11,75.10 -2 mole

On doit déterminer les quantités des réactifs de départ pour que l’acide synthétisé ait la même

concentration que l’acide commercial.

L’équation de la réaction est : 2NH4Cl(s) + H2SO4(L) 2 HCl(g)

On sait que : n(HCl) = n(NH4Cl)

m(NH4Cl) = n(HCl) * M(NH4Cl)

= 11,75.10 -2 * 53,492

m(NH4Cl) ≈ 6,29 g

De même n(HCl)/2 = n(H2SO4)

m(H2SO4) = M(H2SO4) * n(HCl) /2

= 98,076 * 11,75.10 -2 /2

m(H2SO4)≈ 5,77 g

Or H2SO4 est une solution qui a comme constantes physico-chimiques :

• Une densité d=1,83

• Un degré de pureté : p=95% en masse

2


On sait que : la masse pure = la masse de l’échantillon * degré de pureté

On a besoin de 5,77 g de H2SO4 donc on doit prélever à partir de l’acide commercial une

masse égale à :

m prélevée = masse pure / p(H2SO4)

= 5,77 / 0,95

≈ 6,07 g

H2SO4 est une solution qui a une densité de d=1,83

On a 1mL 1,83 g (H2SO4)

V= 3,32mL 6,07 g (H2SO4)

Donc pour synthétiser HCl (12 M) on doit en théorie faire réagir 3,32 mL de H2SO4 et 6,29 g

de NH4Cl.

On se doute que la réaction peut ne pas être totale et qu’il peut y avoir des pertes. Donc il est

recommandé de faire réagir des quantités supérieures aux quantités théoriques.

L’une des causes de perte est le volume de HCl(g) occupant l’intérieur de la cellule de

réaction.

Les dimensions de la cellule sont: 4 cm de diamètre

10,5 cm d’hauteur

Or le volume d’un cylindre est V = ∏ r² h

Soit : V = 131,94 cm 3

Selon la loi des gaz parfaits et dans des conditions ambiantes de pression et de température, le

volume molaire égale à :

Vm = nRT/P

= 1*0,082*298/1

≈ 24,4 L.mol -1

Donc on peut déduire le nombre de mole de HCl restant dans la cellule de réaction

∆n(HCl) = V(gaz)/Vm

= 131,94.10 -3 /24,4

≈5,40.10 -3 mol

Pour compensé cette perte on doit augmenter les quantités des réactifs de l’ordre de :

• Pour NH4Cl :

∆m= ∆n(HCl) * M(NH4Cl)

≈ 0,29 g

Donc la masse totale de NH4Cl nécessaire est mT= 6,29 + 0,29

=6,58 g

• Pour H2SO4 :

∆m= ∆n(HCl) * M(H2SO4)

≈0,53 g

Or H2SO4 est une solution qui a comme constantes physico-chimiques :

• Une densité d=1,83

• Un degré de pureté : p=95% en masse

On sait que : la masse pure = la masse de l’échantillon * degré de pureté

On doit rajouter une masse de 0,53 g de H2SO4 pour compenser les pertes en HCl(g) , donc on

doit prélever à partir de l’acide commercial H2SO4 une masse égale à :

3


m prélevée = masse pure / p(H2SO4)

= 0,53 / 0,95

≈ 0,56 g

H2SO4 est une solution qui a une densité de d=1,83

On a 1mL 1,83 g (H2SO4)

V= 0,31mL 0,56 g (H2SO4)

Donc le volume totale de H2SO4 nécessaire est VT = 3,32 + 0,31

= 3,63 mL

III) Dosage de HCl par NaOH :

Toutefois, notre synthèse terminée, on doit doser notre acide synthétisé par de la soude

préparer journalièrement (pour ne pas carbonater par le CO2 atmosphérique).

A l’aide d’une balance on pèse dans une fiole jaugé une masse de 4 g de NaOH

On complète avec l’eau Milli-Q jusqu’au trait de 100 mL

La concentration de la solution préparée est :

Cb = m (NaOH) / M (NaOH) * V

= 4 / 40 * 100.10 -3

= 1 mol.L -1

À la fin de la réaction de synthèse on prélève 1mL de notre solution d’HCl.

On le dose avec la solution de soude qu’on a préparée, à l’aide d’un pH-mètre de précision

pour déterminer le point d’équivalence.

La concentration de notre solution d’acide est déduite par la relation suivante :

CaVa = CbVb

Ca = CbVb/Va

Or : Cb = 1 mol.L -1

Et Va = 1 mL

B) Partie expérimentale :

Au cours de nos synthèses on a utilisé deux types de montage :

Un montage en téflon.

Un montage en verre.

I) Description des montages :

Le principe commun aux deux montages est l’ajout d’acide sulfurique concentré à un débit

très faible à la quantité de chlorure d’ammonium (NH4Cl) contenu dans une cellule de

réaction afin d’augmenter la possibilité de dissolution de HClg dans la solution de barbotage,

et diminuer le taux de perte à ce stade de la réaction.

pour le montage en verre :

Pour ce montage on a ajouté directement l’acide sulfurique concentré (contenu dans une

ampoule à brome) au chlorure d’ammonium contenu dans un ballon deux cols (ballon de

réaction) par le premier col.

A partir du deuxième col on fait sortir un raccordement en téflon pour relier notre cellule de la

réaction à un compte-goutte contenant 10 mL d’eau Milli-Q * pour faire barboter HCl gazeux

résultant de la réaction entre H2SO4 et NH4Cl.

* eau Milli-Q : c’est une eau ultra pure

4


De temps en temps on vérifie à l’aide d’un papier pH qu’on n’a pas de fuites de gaz qui

s’échappent du montage.

Figure 1 : photo du montage en verre

Le problème de ce montage réside dans le fait qu’on n’a pas pu utiliser le joint du robinet de

l’ampoule à brome pour bien maitriser le débit d’acide sulfurique commercial, car ce joint n’

a pas pu résister à la concentration élevée de H2SO4.

Donc on s’est orienté vers un autre matériel plus résistant à ce type des problèmes : C’est

Le Téflon

le montage en téflon :

On a utilisé une cellule de réaction en téflon avec un bouchon et deux entrées.

À partir d’un tube à essai on aspire par un tuyau en téflon notre acide sulfurique concentré

vers l’une des ouvertures de notre cellule de réaction qui est en téflon.

Le système d’aspiration et de pompage utilisé est une pompe péristaltique,

De l’autre sortie de la cellule de réaction on fait sortir un autre tuyau en téflon qui plonge dans

un compte-goutte contenant 10 mL d’eau Milli-Q pour dissoudre HCl gazeux résultant de la

réaction entre H2SO4 et NH4Cl.

A l’aide de papier pH on vérifier qu’on n’a pas des fuites de HCl gazeux dans notre montage.

5


Figure 2 : photo de montage en téflon

Notre but durant cette 1 ére partie expérimentale a été : la détermination des quantités

minimales des réactifs permettant d’obtenir la concentration maximale en HCl (concentration

≈ 12 mol.L -1 ).

Les différents résultats obtenus sont indiqués dans le tableau suivant qui rassemble les

quantités des réactifs utilisés et les concentrations d’acide obtenu :

N° d’essai Quantité

de NH4Cl (g)

Volume

d’ H2SO4 (mL)

Volume

d’eau (mL)

[HCL]

(Mol.L -1 )

Remarque

1 7 10 5 7,13 Montage en téflon

2 10 15 5 11,02 Montage en téflon

3 10 10 5 11,44 Montage en verre

4 8 10 5 9,83 Montage en téflon

5 9 9 5 10,75 Montage en téflon

6 9 9 5 8,78 Montage en verre

Des fuites d’HCl gazeux

7 20 20 10 12,68 Montage en téflon

Vitesse très faible

8 20 20 10 14,29 Montage en verre

Formation de mousse pendant R*

9 20 20 10 11,28 Montage en téflon

10 20 20 10 11,74 Montage en téflon

Coloration jaune de l’acide

Tableau 1 : les quantités des réactifs et les concentrations obtenues

Remarques :

Pour l’essai N° 8 : la concentration qu’on a trouvée est anormale car la concentration

maximum de HCl ne peut pas dépasser 12 M.

6


C’est expliqué par le fait de passage de la mousse de H2SO4 concentré à 18 M dans

notre solution synthétisée.

Pour l’essai N° 10 : on a synthétisé un acide HCl à une coloration jaune

On peut expliquer ça par le fait de la dégradation de tuyau noir en Viton utilisé qui n’a

pas pu résister à la solution de H2SO4 concentré.

Selon les expériences qu’on a effectué les quantités optimum pour synthétisé notre

solution de HCl sont : * 20 g de NH4Cl

* 20 mL d’H2SO4

Dans un volume d’eau :Veau = 10 mL.

II) Synthèse de HCl concentré et pur en Hg :

1) lavage de matériel :

le matériel utiliser pour la synthèse (le téflon et le tube en vitron) ne doit pas contenir un taux

élever de mercure, pour cela on procède au lavage à l’acide chlorhydrique à 10%.

Le nettoyage du matériel consiste à :

• Porter des gants de protection.

• Rincer plusieurs fois (8 à 10 fois) à l’eau du robinet.

• Préparer une solution de lavage d’HCl concentré à 10%.

• Remplir tous les flacons par de l’acide 10% et les chauffer à une température de 60°C

pendant 24 heures.

• Sortir avec précaution du bain acide le matériel et l’introduire dans des sacs propres en

polyéthylène et éviter le maximum de contact avec de l’air pour ne pas avoir des

contaminations avec du mercure atmosphérique.

• Rincer plusieurs fois (8 à 10 fois) le matériel à l’eau Milli-Q.

• Protéger le matériel en le mettant dans des nouveaux sacs propre en polyéthylène.

• Sécher la cellule de réaction dans l’étuve et le reste du matériel à l’air libre.

Remarque :

Pour mieux préserver le tuyau en viton contre les attaque d’acide HCl 10% chaud on a

fait passer dans un circuit fermer contenant notre acide de lavage à température ambiante.

Après le séchage du matériel on procède avec le plus grand soin à la synthèse de 10 mL

d’acide chlorhydrique.

On prépare tout le matériel nécessaire avant de commencer les mesures et on doit procéder

avec le minimum de contacts possibles tout en portant des gants en polyéthylène pour éviter

au maximum des contaminations par le mercure.

Pour la synthèse, on a utilisé de l’eau minérale au lieu de l’eau Milli-Q car l’eau Milli-

Q peut être contaminée par du mercure, elle reste stockée longtemps dans le réservoir de

l’appareil.

Pour le type de montage on a utilisé le montage en téflon avec le système de pompe

péristaltique à une vitesse très faible (≈ 9 u.a) qu’on a laissé tourner toute la nuit.

Les quantités des réactifs utilisés pour cette synthèse sont :

20 mL de H2SO4

Pour un volume d’eau minérale V=10 mL

20 g de NH4Cl

7


2) préparation de l’acide 10% de lavage:

L’acide commercial à une concentration Ca ≈ 12 mol.L -1 et un degré de pureté en masse de

36%.

Pour effectuer le lavage on a besoin d’une solution d’acide 10%.

On a CiVi=CfVf

Le volume de solution Vf = 1L

La concentration finale Cf =10%

La concentration initiale Ci =36%

Vf = 276mL.

3) préparation de SnCl2 :

SnCl2 est un réactif très important, il permet de réduire le mercure oxydé Hg 2+ en mercure ce

qui nous permet de déterminer la quantité exacte en mercure totale.

On dissout 1,6 g de SnCl2.2H2O dans 1 mL de HCl pur (on a utilisé l’acide le plus pur dans le

laboratoire), on a chauffé au bain marie jusqu’à dissolution sans dépasser 60°C, après

refroidissement on complète à 10 mL par l’eau minérale.

III) Mesure du taux de mercure dans l’acide synthétisé :

1) Principe de l’analyse :

L’appareil utilisé au laboratoire PROTEE est un Tekran CVAFS mercuy Detector 2500,

c’est un appareil semi-automatique, piloté par un boîtier de commandes. Avant de procéder à

des analyses, il est recommandé de lancer une série de mesures en boucle (à un débit de

70mL.min -1 ) afin de stabiliser le détecteur.

Figure 3 : photo de l’appareil d’analyse

(Tekran CVAFS mercuy Detector 2500)

Avant de lancer le programme de l’appareil :

On étalonne notre appareil.

On ajoute à la cellule de dégazage une quantité de 500 µL de SnCl2 pour réduire le

mercure ionique en mercure atomique.

On injecte l’échantillon à analyser dans la cellule de réaction.

8


Puis on lance le programme de l’appareil, qui remporte 6 phases :

Phase 1 : balayage du piège doré (durée de 10 secondes, débit 120mL.min -1 )

L’argon circule pendant quelques secondes dans le circuit, les vannes 3 et 4 voies sont en

position 1

Phase 2 : dégazage (durée 6 minutes, débit 120 mL.min -1 )

La vanne 4 voies bascule permettant le barbotage de l’argon dans la cellule. La réaction

obtenue est la réduction du mercure ionique en mercure atomique par SnCl2.

N.B : la durée de barbotage peut dépasser les 6 minutes en fonction de la quantité des

volumes injectés.

Phase 3 : balayage du piège doré (durée 30 secondes, débit 70 mL.min -1 )

Durant cette séquence, on assèche le piège doré avant chauffage, la vannes 4 voies revenant

en position1,

Phase 4 : mesure (durée 16 secondes, débit 70 mL.min -1 )

Il s’agit de la phase de chauffage du piège et de libération de la vapeur de mercure de son

amalgame sur l’or. La vanne 3 voies bascule en position 3, permettant aux flux d’argon

d’atteindre le détecteur de fluorescence ; le pic d’émission correspond au passage de la vapeur

de Hg0.

Phase 5 : passage du gaz (durée 1 minute, débit 70 mL.min -1 )

Durant cette séquence, on laisse l’argon circuler et passer par le piège doré après chauffage, la

vannes 4 voies revenant en position1.

Phase 6 : refroidissement du piège (durée 2 minute, débit 70 mL.min -1 )

Le piège se refroidit avec les vannes en position 1 pendant 1 minute.

En fin de phase, le système est prêt pour une nouvelle analyse.

2) Définition des blancs :

Figure 3 : schéma de montage de l’appareil

On a deux types de blanc :

* Le blanc de système :

C’est la réponse affiché par l’appareil après une série de mesure en boucle

* Le blanc des réactifs :

9


C’est la quantité de mercure contenue dans les réactifs, il ne doit pas dépasser 10pg. La valeur

du blanc est obtenue à l’issue d’un cycle analytique effectué immédiatement après passage

d’un échantillon.

3) Etalonnage :

Dans notre cas on a effectué un étalonnage par l’air saturé en vapeur de mercure.

On injecte au travers du septum une quantité allons de 5µL à 25µL d’air saturé en mercure

par pas de 5µL. Les masses de mercure sont fonction de la température de notre vapeure.

volume d'injection (µL) masse en mercure (pg) réponse de l'appareil (mV) r (pg/mV)

5 80,35 39,2 2,0497449

10 145,6 80,8 1,8019802

15 233,1 109 2,13853211

20 310,8 152,9 2,03270111

25 417,75 194,9 2,14340688

Tableau 2 : Les valeurs expérimentales de l’étalonnage de l’appareil

La quantité de mercure

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

y = 2,0817x

R 2 = 0,9936

0 50 100 150 200 250

La réponse de l'appareil

Graphe 1 : La droite d’étalonnage de l’appareil

4) Dosage du mercure de quelques solutions d’HCl :

a) L’acide utilisé en polarographie :

On a choisi cet acide car il est sensé au moment de son achat d’être pur en mercure.

Le volume injecté dans la cellule est de 5µL.

Le bruit de fond de l’appareil est 2,5mV.

La réponse de l’appareil est 12,4 mV.

∆E = 12,4 – 2,5

= 9,9 mV

Le blanc de système est 3,2 mV

L’intensité du signal relatif à la concentration de mercure est : 9,9 – 3,2

I = 6,7 mV

A partir de la droite d’étalonnage on a :

La quantité de mercure = 2,0817 * La réponse de l’appareil

mHg= 2,0817 * 6,7

10


≈13,95 pg

On a : 5.10 -6 L 13,95.10 -12 g

1 L 2,79.10 -6 g

= 2790 ng

Donc la quantité de mercure dans l’acide utilisé en polarographie est 2790ng.L -1 .

Ce résultat peut être expliqué par la méthode de prélèvement directe à partir du flacon de

stockage, ce qui peut induit des contaminations en mercure à partir du milieu extérieur.

b) solution commercial d’HCl concentré utilisé pour préparer HCl de lavage:

Le volume injecté dans la cellule est de 5µL.

Le bruit de fond de l’appareil est 2,7mV.

La réponse maximum de l’appareil est 10,1 mV.

∆E = 10,1 – 2,7

= 7,4 mV

Le blanc de system est 3,7mV

L’intensité du signal relatif à la concentration de mercure est : 7,4 - 3,7

I = 3,7 mV

A partir de la droite d’étalonnage on a :

La quantité de mercure = 2,0817 * La réponse de l’appareil

mHg= 2,0817 * 3,7

≈ 7,70 pg

On a : 5.10 -6 L 7,70.10 -12 g

1 L 1,54.10 -6 g

= 1540 ng

Donc la quantité de mercure dans l’acide commercial concentré est 1540 ng.L -1 .

On comparant les quantités de mercure dosé dans l’acide commercial et l’acide utilisé en

polarographie (qui est sensé être le plus pur au laboratoire) on trouve qu’on a une

anomalie car l’acide qui dois être le plus pur est le plus contaminé en mercure.

On peut expliquer ces résultats inattendus par l’historique de manipulation de cet acide par

le personnel du laboratoire et du fait d’être stocké dans la salle de polarographie dont l’air

est saturé en mercure. Cette contamination anormalement élevée en mercure est bien sûr

très gênante pour nos analyses mais par contre, elle ne posera pas de problèmes pour les

autres analyses telles que les mesures de carbone.

Par contre étant donner que l’acide commercial est stocké dans son armoire, il est

protégé contre les contaminations du mercure environnant.

Pour plus de précision, on a remplacé dans les analyses qui suivent les prélèvements des

volumes (par des seringues ou micropipette) par des mesures des masses de nos

échantillons à l’aide d’une balance de précision.

c) Solution HCl synthétisé pendant l’essai N°10:

La masse introduite dans la cellule de réaction est m=0,415 g

Le bruit de fond de l’appareil est 4,4 mV.

La réponse maximum de l’appareil est 36,5 mV.

∆E = 36,5 – 4,4

= 32,1 mV

Le blanc de system est 11,8mV

L’intensité du signal relatif à la concentration de mercure est : 32,1 – 11,8

I = 20,3 mV

11


A partir de la droite d’étalonnage on a :

La quantité de mercure = 2,0817 * La réponse de l’appareil

mHg= 2,0817 * 20,3

≈ 42,26 pg

On a mesuré une masse de 415mg et on doit déterminer son équivalent en volume:

On a : 415 mg X (µL)

119 mg 100 µL

X= 348,74 µL

On a : 348,74.10 -6 L 42,26.10 -12 g

1 L 121,18.10 -9 g

= 121,18 ng

La quantité de mercure dans l’acide qu’on a synthétisé dans des conditions non propres est de

l’ordre de 121,18 ng.L -1 .

Ce résultat est très bon vu qu’on n’a pas passé par l’étape de lavage.

Cet acide a une coloration jaune dû à la dégradation de tuyau, ce qui constitue une source de

contamination supplémentaire.

d) L’acide synthétisé dans des conditions ‘propres’:

La masse introduite dans la cellule de réaction est m = 0,368 g

Le bruit de fond de l’appareil est 9,7 mV.

La réponse maximum de l’appareil est 19,5 mV.

∆E = 19,5 – 9,7

= 9,8 mV

Le blanc de system est 3,3 mV

L’intensité du signal relatif à la concentration de mercure est : 9,8 – 3,3

I = 6,5 mV

A partir de la droite d’étalonnage on a :

La quantité de mercure = 2,0817 * La réponse de l’appareil

mHg= 2,0817 * 6,5

≈ 13,54 pg

On a mesuré une masse de 415mg et on doit déterminer son équivalent en volume:

On a : 368 mg X (µL)

119 mg 100 µL

X= 309,25 µL

On a : 309,25.10 -6 L 13,54.10 -12 g

1 L 43,78.10 -9 g

= 43,78 ng

Théoriquement, le taux de contamination attendu doit être inferieur à 5ng.L -1 .

Or le taux de contamination est assez peu élevé, ce qui nous a poussez à poser des hypothèses

pour mieux expliquer ces éventuelles contaminations, l’une des hypothèses possible est la

contamination à partir de l’eau minérale.

5) Dosage de la solution de barbotage :

La masse introduite dans la cellule de réaction est m=4,745 g

La masse volumique de l’eau est égale à 1g.cm -3

Le volume introduit est m = 4,745 mL.

Le bruit de fond de l’appareil est 9,1 mV.

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La réponse maximum de l’appareil est 15,8 mV.

∆E = 15,8 – 9,1

= 6,7 mV

Le blanc de system est 3,2mV

L’intensité du signal relatif à la concentration de mercure est : 6,7 – 3,2

I = 3,5 mV

A partir de la droite d’étalonnage on a :

La quantité de mercure = 2,0817 * La réponse de l’appareil

mHg= 2,0817 * 3,5

≈ 7,29 pg

On a : 4,745.10 -3 L 7,29.10 -12 g

1 L 43,78.10 -9 g

= 1,54 ng

Le taux de contamination de l’eau minérale en mercure est très faible.

Cette contamination peut être due à la manipulation de la cellule (ouverture fermeture).

Donc les hypothèses restantes sont :

Soit une mauvaise manipulation.

Dégradation de tuyau de raccordement (le tuyau noir)

Mauvaise conservation

Conclusion :

Les résultats de ce stage sont des résultats satisfaisants même si on a obtenu un taux de

contamination qui est un peu élevé, mais cela peut être expliqué par la durée minimale de

manipulation pendant ce stage.de plus il s’agissait de la première synthèse de ce type réaliser

au laboratoire.

Pour réaliser une synthèse de haute qualité permettant d’obtenir une solution de HCl

de grande pureté à partir de NH4Cl et de H2SO4 on doit respecter les normes recommandées

pour ce type d'analyse par des organismes de certifications. Pendant ce stage, les solutions

synthétisées de HCl ont été seulement examinées au niveau de leur contamination en mercure

total mais nous pouvons supposer qu'elles avaient également une quantité non négligeable en

d’autres éléments. Il serait donc intéressant d’utiliser d'autres méthodes pour les mesurer.

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