TP salinitecor - S. Tatulli

TP TS-­‐SPE THÈME EAU/EAU ET ENVIRONNEMENT LA SALINITÉ D'UNE EAU D'UNE LAGUNE SALICOLE PAGE 1 / 5 Document 1 : Qu'est-­‐ce que la salinité ?La salinité d’une eau de mer, masse d’espèces solides dissoutes dans 1kg d’eau de mer, est une information utile aux océanographes et climatologues. C'est la masse de sels (composés ioniques) dissous dans 1 L d'eau. Elle s'exprime en g par kg d'eau Document 2 : Quels sont les principaux ions dissouts dans l'eau de mer ? L'eau de mer contient en moyenne 35 g par litre d'eau de mer (300 g par litre pour la Mer morte). Quels sont les ions contenus dans l'eau des océans ? On retrouve principalement les anions chlorure Cl ! , sulftate SO ! !! , hydrogénocarbonate (ou bicarbonate) HCO ! ! et fluorure F ! . On retrouve principalement les cations sodium Na + , magnésium Mg 2+ , calcium Ca 2+ et potassium K + . Document 3 : Comment mesure -­‐t-­‐on la salinité d'une eau ? Au cours de la première grande campagne océanographique mondiale William Dittmar a analysé 77 échantillons d'eau de mer prélevés pendant son tour du monde à bord d’une corvette britanique " HMS Challenger" (1873-­‐1876). Il en a déduit en 1884 une loi, dite loi de Dittmar : « Dans l'eau de mer, quelle que soit la salinité, à condition qu'elle ne soit pas trop faible, les proportions relatives des principaux constituants sont pratiquement constantes et le dosage de l'un d'eux donne la teneur des autres et aussi la salinité. » Ces nombreuses mesures ont montré que les proportions des différents sels dissous sont très sensiblement constantes. Il suffit de déterminer la concentration d'un seul de ces sels dissous pour connaître la salinité totale d'un échantillon d'eau de mer. On montre que la salinité (S) d'une eau de mer est proportionnelle à la chlorinité (Cl) : S = 1,80655 × Cl . La chlorinité caractérise la quantité totale d'ions halogénure Cl ! , Br ! , I ! dans l'eau. Document 4 : La conductivité• Une solution ionique, selon la nature et la concentration de ses ions, conduit plus ou moins le courant électrique. Cela se traduit par la valeur de sa conductivité σ (en S.m -­‐1 : siemens par mètre), grandeur physique mesurée par un conductimètre. • Plus la conductivité est grande et plus la solution est conductrice. • La conductivité d'une solution est reliée à la concentration des espèces ioniques en solution. • Nous admettrons que les ions nitrate NO ! ! conduisent moins bien le courant électrique que les ions Cl ! . • Le conductimètre devant être utilisé avec des solutions de faibles concentrations, on travaille toujours sur des solutions diluées. Document 5 : Le titrage conductimétriqueUn titrage conductimétrique consiste à ajouter à la solution titrée, une solution titrante mL par mL et à mesurer pour chaque ajout la valeur de la conductivité du mélange à l’aide d’une sonde conductimétrique. L’ajout de la solution titrante, modifie la composition en espèces ioniques : la conductivité de la solution évolue donc au fur et à mesure de l'ajout de la solution titrante. À l’équivalence, les réactifs de la réaction de dosage sont entièrement consommés. L’ajout de réactif titrant après l’équivalence, n’est plus consommé. L'évolution de la conductivité est due à l’augmentation des ions dans la solution. Le graphe σ = f (V versé) présente des droites de pentes différentes. L’équivalence est repérée grâce au changement de pente des 2 droites. Leur intersection donne le volume équivalent V E , c’est-­‐à-­‐dire le volume de solution titrante qu’il a fallu ajouter pour atteindre l’équivalence du dosage. L’agitation doit être continue pendant toute l’expérience. Document 6 : La saliculture

La saliculture, ou activité salicole, est la production de sel alimentaire par cristallisation du sel présent dans l'eau de mer après évaporation sous l'action du soleil Elle existe depuis très longtemps dans des endroits propices pour des raisons géographiques (zones littorales) et d'ensoleillement. Ces zones ont différentes appellations : salines (qui peuvent également désigner des mines de sel gemme), marais salants, marais salés, marais littoraux... Problème :Les artémias (Artemia salina) . Ces crustacés, capable de produire des cystes, qui ont la faculté de pouvoir donner naissance à une larve qui constitue une nourriture de choix pour la plupart des écloseries de poissons et de crustacés dans le monde. Les artémias ne peuvent se développer que dans des eaux dont la salinité dépasse 30g.L !! Travail demandé Vous disposez d'une eau salicole, prélevée dans un marais salant. Vous déterminerez si la salinité de cette eau est suffisante pour permettre le développement des artémias Protocole expérimental.La méthode utilise la précipitation des ions chlorure avec les ions argent en suivant les variations de la conductivité du milieu réactionnel. Nous ferons l'hypothèse que notre dosage des ions chlorure permet de déterminer la chlorinité de l'eau salicole. Les ions chlorure précipitent avec les ions argent selon l'équation : Ag ! aq + Cl ! aq → AgCl s . La solution titrante est donc une solution de nitrate d’argent Ag ! !"+ NO ! ! !" PARTIE 1 : DILUTION DE L’EAU DE MER La concentration en ions étant trop importante : on dilue 10 fois l’eau salicole (solution A). Réaliser cette dilution à l’aide de la verrerie adaptée, afin de fabriquer 100,0 mL de solution B. Appeler le professeur pour vérification et réaliser cette dilution. Répondre à la question 1 PARTIE 2 : PRÉPARATION DU POSTE DE TITRAGE. • Préparer la burette graduée avec la solution titrante de nitrate d’argent. • Prélever un volume exactement égal à V S = 10,0 mL d’eau de , le verser dans le bécher de 400mL, puis ajouter dans le bécher environ 200 mL d’eau distillée. • Placer la sonde et le turbulent puis régler le dispositif d’agitation. Appeler le professeur pour vérification du montage Répondre à la question 2 • Mesurer la conductivité de la solution initiale dans le bécher avant toute addition, puis verser par millilitre la solution titrante jusqu’ à V nitrate d’argent = 25,0 mL, et placer les points sur un graphe σ = f (V versé). PARTIE 3 : DÉTERMINATION GRAPHIQUE DU POINT D’ÉQUIVALENCE. • Tracer la courbe d’évolution de la conductivité de la solution en fonction du volume de solution de nitrate d'argent versé on pourra utiliser un tableur). • Déterminer le volume à l’équivalence, V E , vous laisserez de manière apparente les constructions sur les courbes qui vous permettent de déterminer cette valeur. NETTOYER LA PAILLASE ET RANGER LA VERRERIE. Répondre aux questions de la feuille de réponse. COMPTE RENDU

Question 1 : Justifier le choix des volumes et de la verrerie utilisée. La solution salicole (A) doit être diluée 10 fois ce qui signifie que le facteur de dilution F = ! !.= 10 ! !En déduit à partir de la relation de dilution C ! . V ! = C ! . V ! ! ! .= ! !.! ! ! !F = ! !.! !Le volume de solution salicole à prélever V ! = ! !!Le volume de solution fille à préparer est V ! = 100 mL soit : V ! = !""= 10,0 mL !"Il faut donc prélever un volume V ! = 10,0 mL Choix de la verrerie : Il est guidé de façon à obtenir la meilleure précision dans la mesure des volumes Pour recueillir la solution fille on utilisera la fiole jaugée de 100,0 mL mise à disposition Pour prélever le volume V ! de solution salicole on utilisera la pipette jaugée de 10,0 mL Question 2 : Faire un schéma du montage en précisant la nature du réactif titrant et du réactif titré. La réaction de dosage est Ag ! aq + Cl ! aq → AgCl s Le réactif titrant est la solution de nitrate d’argent dont on connaît précisément la concentration c’est à dire Ag ! !"+ NO ! ! de concentration C !"Le réactif titré sont les ions chlorures contenu dans les le volume V ! = 10,0 mL d’eau salicole dilué préparée précédemment (Ag ! + NO !(!") ! ) (!")V ! = 10,0 mL de solution B Question 3 : V E = 11,9 mL Expliciter la méthode pour déterminer graphiquement l’équivalence en conductimétrie : On porte en abscisse les volumes de solution titrante versé et en ordonnée la conductivité de la solution titrée On reporte les valeurs mesurées Les points sont pratiquement alignés sur deux droites de pentes différentes Le but est de bien repérer le volume au delà duquel la pente change On trace les droites moyennes que l’on prolonge. L’abscisse du point d’intersection correspond au volume équivalent V ! Question 4 : Définir l'équivalence et en déduire une expression permettant de déterminer la concentration molaire en ions chlorure C S de la solution S en fonction des grandeurs de volume et concentration utilisées dans ce TP . Pourquoi ajoute-­‐t-­‐on 200mL d'eau dans le bécher de travail? La quantité de réactif titrée en est-­‐elle modifiée ? La réaction de dosage est Ag ! aq + Cl ! aq → AgCl s

À l’équivalence la quantité n(Cl ! ) de réactif titré présent initialement dans les 10,0 mL de solution salicole diluée mise dans le bécher et la quantité d’ion argent n(Ag ! ) sont dans les proportions stoechiométrique D’après l’équation de la réaction de titrage n(Cl ! )Soit 1= n(Ag! )1n(Cl ! ) = n(Ag ! ) Question 5 : Calculer C S Il s’agit de la concentration de la solution salicole diluée titrée dont on a dosé un volume V ! = 10,0 mL C ! = n(Cl! )V !or n(Cl ! ) = n(Ag ! ) contenu dans le volume V ! de la solution titrante versé à l’équivalence de concentration C et donc Application numérique C ! = n(Ag! )V !or n(Ag ! ) = C. V ! C ! = C. V !V !C = 5,00. 10 !! mol. L !! V ! = 10,0 mL = 10,0. 10 !! LV ! = 11,9 mL = 11,9. 10 !! L C ! = 5,00. 10!! ×11,9. 10 !!10,0. 10 !! C ! = Cl ! !" = 5,95. 10 !! mol. L !! Question 6 : Déterminer, à l'aide de vos résultats expérimentaux, le titre massique de la solution S 0 en ions chlorure : t(Cl -­‐ ). la solution dosée à été diluée 10 fois F = ! !.! != 10 la concentration de la solution salicole non diluée (solution mère) S ! est C ! la concentration de la solution diluée titrée (solution fille) S est C ! = C ! C ! = 10× C ! le titre massique est la concentration massique en ion chlorure est relié à la concentration molaire M(Cl ! ) des ions chlorure t Cl ! = M(Cl ! )×C ! A.N. t Cl ! = M(Cl ! )×10× C ! t Cl ! = 35,5×10× 5,95. 10 !! t Cl ! = 211. 10 !! g. L !! t Cl != 21,1. g. L !! Question 7 : La salinité S exprimée en g/L se calcule avec la relation S = t(Cl -­‐ )× 1,806 655 en assimilant la chlorinité au titre massique en ion chlorure. S = t(Cl ! )× 1,806 655 S = 21,1× 1,806 655 S = 38,2g. L !!La salinité de l'eau étudiée est-­‐elle suffisante pour l'élevage de l'artemia ? L’Artemia poura mener une vie paisible dans l’eau salicole que l’on vient de doser car S ≥ 30 g. L !!

Question 8 : Justifier qualitativement l'allure de la courbe σ = f (V nitrate d’argent) avant et après l'équivalence. On rappelle a réaction de titrage : Ag ! aq + Cl ! aq → AgCl s Avant l’équivalence à chaque volume versé de solution titrante Ag ! !"+ NO ! ! !" Des ions Cl ! !aq disparaissent et sont remplacé par des ions NO ! qui conduisent moins bien que les ions Cl ! aq , la conductivité de la solution diminue. (pente négative de la droite) Après l’équivalence : tous les ions Cl ! aq ont disparus et à chaque volume versé de solution titrante des ions Ag ! !" et NO ! ! sont ajoutés , la quantité d’ions présents augmentent rendant la solution plus !"conductrice (pente positive de la droite) !"