A. Analyse d’eaux souterraines
Le dosage des ions nitrate fait partie des analyses de routine qui doivent être menées sur les eaux utilisées pour l’alimentation.
À l’aide de vos connaissances et des documents fournis, vous rédigerez une synthèse permettant de répondre à la problématique suivante :
« Les eaux analysées (Test 1 et Test 2, cf. doc.3) sont-elles potables ? ».
Pour cela, vous présenterez l’intérêt du dosage des ions nitrate. Vous expliquerez ensuite le principe de ce dosage et vous conclurez enfin sur la problématique posée en déterminant les concentrations massiques en ions nitrate des eaux analysées (exprimées avec leur intervalle de confiance pour une incertitude relative de 5,0 %).
Document 1 : pollution par les ions nitrate
Document 2 :
Document 3: mesures de l’absorbance à 410 nm de différentes solutions contenant des ions NO3-
En présence d'un excès d’acide 2,4-phénoldisulfonique, les ions NO3- forment un composé de couleur jaune.
La concentration de ce dernier est alors égale à la concentration initiale en ions nitrate.
L’absorbance de la solution obtenue est maximale autour de = 410 nm.
Les ions nitrate NO3- sont l'un des polluants les plus fréquents des eaux souterraines en milieu rural du fait de l’utilisation d’engrais azotés.
La concentration de ces ions doit être régulée dans l'eau potable dans la mesure où des niveaux excessifs peuvent causer la méthémoglobinémie : les ions nitrate, qui ne sont pas dangereux par eux-mêmes, peuvent donner naissance à des composés infiniment plus toxiques tels que les ions nitrite (NO2-) formant avec l'hémoglobine du sang la méthémoglobine incapable de transporter l'oxygène.
En France, une eau est considérée comme polluée par les ions nitrate si leur concentration massique est supérieure à 50 mg.L-1.
(d’après http://www.eaufrance.fr/IMG/pdf/nitrates_20082009_201204_synthese.pdf)
solution S0 S1 S2 S3 S4 Test 1 Test 2
Concentration massique Cm
en nitrate (mg.L-1)
100 80,0 50,0 25,0 10,0 Cm1 Cm2
Absorbance
A 1,52 1,23 0,75 0,38 0,13 A1 = 0,77 A2 = 0,49
(d’après http://www.olympiades-chimie.fr/Concours%202009/Aquitaine/concours_2009_corrige.pdf)
B. Traitement d’eaux souterraines polluées
Si après analyse, l’eau se révèle polluée par les ions nitrate, il faut la traiter, ce qui est notamment possible avec des résines échangeuses d’ions.
Document 4 : résine échangeuse d’ions
Document 5 : dénitratation par résine échangeuse d’ions
Document 6 : conductivités molaires ioniques à 25 °C
1 Dans la résine utilisée pour la dénitratation, quelle doit être la charge des ions fixes ? Combien d’ions chlorure sont échangés par ion nitrate ?
2 Comment évolue la conductivité de la solution avant et après passage par la résine ?
3 Expliquer les termes « résine saturée » et « résine régénérée ».
(d’après www.salins-aqua.com)
Une résine échangeuse d’ions est un solide, sous forme de petites billes poreuses, qui au contact d’une solution peut échanger les ions qu’il contient avec d’autres ions de même signe provenant de la solution.
Ces résines sont fréquemment utilisées dans le traitement des eaux.
(d’après www.lenntech.fr et Bordas enseignement de spécialité TS)
Ion (mS.m2.mol-1)
Cl- 7,63
NO3- 7,14
