L’INDICE PERMANGANATE MESURE DE LA POLLUTION ORGANIQUE : PRESENTATION

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PRESENTATION

Titre MESURE DE LA POLLUTION ORGANIQUE :

L’INDICE PERMANGANATE

Type d'activité TP

Objectifs de l’activité

Détermination expérimentale de l'indice de permanganate d'un échantillon d'eau.

Références par rapport au programme

Classe de terminale – Enseignement de spécialité Thème : l'eau

Remarques TP inspiré de différents manuels scolaires.

Un gros travail des personnels de laboratoire a permis d'ajuster et de mettre au point les manipulations avec le matériel présent dans les lycées.

Académie de Lyon Lycée Saint-Just - Lyon

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MESURE DE LA POLLUTION ORGANIQUE L’INDICE PERMANGANATE

Livre Belin, page 27 Matériel par binôme :

 Bicol 250 mL

 Support élévateur Boy

 Potence

 2 noix + 2 pinces

 Réfrigérant à boules

 Olive

 Ampoule de coulée graduée

 Bécher de 50 mL noté « échantillon d’eau »

 Agitateur magnétique

 Barreau aimanté

 Burette de 25 mL + potence

 Bécher 50 mL noté « S1 sol. de KMnO4 »

 Erlenmeyer de 125 mL

 Entonnoir

 Pipette jaugée 5 mL

 Propipette

 Bécher 50 mL noté « H2SO4 »

 Bécher 50 mL noté « S2 sol. d’oxalate d’ammonium »

 Valet

 Pot poubelle

 Flacon 125 mL de solution S1 de KMnO4 C1 = 2.0 x 10^-3 mol.L^-1

 Flacon 60 mL de solution de H2SO4 à 2 mol.L^-1

 Flacon 60 mL de solution de saccharose C= 5.10^-5 mol.L^-1 étiqueté « échantillon d’eau »

 Flacon 60 mL de solution S2 d’oxalate d’ammonium C2 = 5.0 x 10^-3 mol.L^-1

 Tubes à essais + portoir

 Lunettes sécurité

 Chiffon

Sur Chariot :

RESERVE DE SOLUTIONS :

 Solution de saccharose C = 5.10^-5 mol.L^-1 étiqueté « échantillon d’eau » (environ 300mL / classe)

 Solution de H2SO4 à 2 mol.L^-1(environ 200 mL / classe)

 Solution S1 de KMnO4 C1 = 2.0 x 10^-3 mol.L^-1(environ 1L / classe)

 Solution S2 d’oxalate d’ammonium C2 = 5.0 x 10^-3 mol.L^-1(environ 500 mL / classe)

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TP Mesure de la pollution organique – L’indice permanganate

Les matières organiques, présentes dans l’eau et issues des échanges entre la biosphère et l’hydrosphère, peuvent être une source de pollution très importante. Si l’eau est indispensable à la vie, elle est aussi l’un des principaux vecteurs des maladies. Le risque microbiologique est un paramètre essentiel à prendre en compte. Il est donc nécessaire d’évaluer cette pollution.

Les matières organiques présentes dans l’eau proviennent des déchets domestiques, agricoles ou industriels. Leur présence peut favoriser l’apparition de nombreuses maladies (gastro-entérite, choléra, paludisme…) et leur décomposition peut entraîner l’asphyxie de la faune aquatique.

L’indice permanganate permet d’évaluer la pollution d’une eau par les matières organiques.

A

– Principe de la méthode

L’indice permanganate d’une eau correspond à la masse d’oxygène O consommée par les matières organiques oxydables contenues dans 1,0 L de cette eau. Il est exprimé en milligramme par litre.

Étape 1 : Un échantillon d’eau est oxydé en milieu acide, pendant 10 minutes à ébullition, par une solution de permanganate de potassium en excès.

Étape 2 : On fait réagir tous les ions permanganate encore présents avec une solution d’oxalate d’ammonium introduite en excès.

Étape 3 : On fait réagir tous les ions oxalate restants avec le volume minimum de solution de permanganate de potassium.

B

– Protocole opératoire Étape 1 :



Dans un ballon, introduire V

éch

= 10,0 mL de l’eau étudiée, un barreau aimanté et 5,0 mL d’acide sulfurique (2 mol.L

^-1

).



Introduire un volume V

1

= 20,0 mL d’une solution S

1

de permanganate de potassium (k

⁺

(aq)

+ MnO

4-

(aq)

) de concentration C

1

= 2,0.10

^-3

mol.L

^-1

dans l’ampoule de coulée.



Installer le réfrigérant à eau verticalement et l’ampoule de coulée sur le côté. Mettre en route la circulation d’eau, l’agitation puis le chauffage (thermostat réglé au maximum).

Verser la solution de permanganate de potassium lorsque le mélange commence à bouillir.



Porter à ébullition douce pendant 10 minutes (thermostat en position 3).

Étape 2 :



Enlever l’ampoule de coulée puis ajouter, à l’aide d’une pipette, un volume V

2

= 20,0 mL d’une solution S

2

d’oxalate d’ammonium (2 NH

4+

(aq)

+ C

2

O

42-

(aq)

) de concentration C

2

= 5,0.10

^-3

mol.L

^-1

.

Étape 3 :



Lorsque la solution est décolorée, arrêter la circulation d’eau et verser le contenu du ballon dans un erlenmeyer. Remplir la burette graduée avec la solution S

1 .



Placer l’erlenmeyer sur l’agitateur magnétique puis verser lentement la solution S

1

dans le mélange. Cesser l’ajout lorsque la teinte rosée persiste pendant plus de 30 secondes.



Noter alors le volume V

E

de solution S

1

versé appelé volume équivalent (volume pour lequel les ions permanganate et oxalate sont totalement consommés).

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C-

Questions

1. Écrire les demi-équations redox relatives aux couples MnO

4-

(aq)

/Mn

²⁺(aq)

et CO

2(aq)

/C

2

O

42- (aq)

. En déduire l’équation de la réaction entre les ions permanganate et oxalate en milieu acide.

2.a. Établir les tableaux d’avancement pour les réactions des étapes 2 et 3, en notant :

 n

1

la quantité d’ions permanganate introduite dans l’erlenmeyer ;

 n

0

la quantité d’ions permanganate ayant réagi avec les matières organiques ;

 n

2

la quantité d’ions oxalate introduite dans l’erlenmeyer

 n

rest

la quantité d’ions oxalate restants au début de l’étape 3

 n

E

la quantité d’ions permanganate versée pour V = V

E

(étape 3).

2.b. Montrer que :

2.c. En déduire que n

0

= n

E

puis calculer n

0

.

3.a. En déduire la quantité n

e-

d’électrons utilisée pour oxyder les matières organiques.

3.b. Calculer alors la quantité puis la masse d’oxygène O qui réagiraient avec ces électrons selon la demi-équation :

O + 2 e

^-

= O

^2-

3.c. En déduire l’indice permanganate de l’échantillon.

4. La législation française précise que, pour une eau destinée à la consommation humaine, « l’oxydabilité au permanganate de potassium, mesurée après 10 minutes en milieu acide, à chaud, doit être inférieure à 5 mg.L

^-1

en oxygène ». L’échantillon testé peut-il être consommé par l’homme ?

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E 1 n +n n

=

n₀ . ₂ 5

2