Spécialité Thème Eau Chapitre Eau et ressources
Détermination de la salinité d'une eau de mer
Mots clés : Mers, océans, ressources minérales dans les océans.
I. Position du problème
L'objectif du TP est de déterminer la salinité de l'eau de mer articielle par deux méthodes.
La salinité de l'eau de mer est due à de nombreux ions. Elle est donnée par la masse totale d'ions en grammes par kg d'eau de mer.
Figure 1 Salinité annuelle en surface des océans mondiaux d'après le World Ocean Atlas 2001 Nous avons préparé une eau de mer articielle selon les concentrations massiques suivantes.
Sels ioniques NaCl MgSO4 CaCl2 KCl
Concentrations massiques (g.L−1) 29,62 3,38 1,17 0,39 Pour calculer la salinité de cette eau de mer, nous avons besoin de sa masse volumique.
1. Proposer une méthode pour déterminer expérimentalement la masse volumiqueρ de cette eau de mer.
2. Évaluer les incertitudes liées à cette mesure grâce à ∆ρ
ρ = ∆m m +∆V
V . 3. Calculer la salinité théorique de cette eau de mer.
II. Dosage conductimétrique par étalonnage
On met en ÷uvre une méthode de dosage par étalonnage dans le cas où la quantité de matière de l'espèce à mesurer est reliée à une grandeur physique facilement accessible. Ici la conductivité de la solution.
On mesure cette grandeur sur une série d'étalons contenant des quantités connues de cette espèce ainsi que sur l'échantillon à étudier.
On trace la droite d'étalonnage reliant la grandeur physique mesurée à la concentration des diérents étalons.
Les ions sodium Na+ et chlorure Cl−représentent plus de 90% des ions présents dans l'eau de mer. Pour des mesures de conductimétrie, nous ferons l'hypothèse que le sel de l'eau de mer peut être simplement modélisé par du chlorure de sodium.
On dispose d'une solution mère S0 de chlorure de sodium de concentration molaire C0 = 5,0.10−2 mol.L−1. 5 solutions lles sont à réaliser selon le tableau suivant.
Solutions lles S1 S2 S3 S4
Volume solutions lles (mL) 50 100 100 100
Volume à prélever (mL) 20 20 10 5
Concentration molaire (mol.L−1)
4. Calculer les concentrations molaires des solutions lles.
5. Proposer un protocole permettant de faire ces solutions lles. Le réaliser.
I Étalonner le conductimètre. Rincer plusieurs fois l'électrode avec de petites portions d'eau distillée.
I Mesurer la conductivité des solutions lles en commençant par la plus diluée.
I Tracer la droite d'étalonnage σ = f(C).
I Diluer 100 fois l'eau de mer articielle.
I Mesurer la conductivité de l'eau de mer articielle.
6. Déterminer la concentration molaire de l'eau de mer articielle.
7. Calculer la concentration massique de l'eau de mer articielle.
8. Calculer la salinité expérimentale de l'eau de mer articielle.
Une hypothèse est vériée si l'écart relatif entre la valeur théorique et la valeur expérimentale est de moins de 10%. On calcule cet écart relatif par
=
Valeur théorique - Valeur expérimentale Valeur théorique
×100
9. Vérier si l'hypothèse consistant à modéliser l'eau de mer par une solution de chlorure de sodium est raisonnable.
