Eau potable et ions nitrate
Liens avec le programme :
enseignement de spécialité : « eau et environnement » (mots-clés : surveillance et lutte physico-chimique contre les pollutions) et « eau et ressources » (mots- clés : production d’eau potable ; traitement des eaux).
enseignement spécifique : « contrôle de la qualité par dosage : dosages par étalonnage (spectrophotométrie ; loi de Beer-Lambert) dans le domaine de la santé et de l’environnement » + conductimétrie.
Compétences
A. Analyse d’eaux souterraines
Dosage indispensable pour vérifier que la concentration de ces ions n’excède pas une certaine valeur au-delà de laquelle cela pourrait devenir dangereux (cf. doc.1).
Dosage spectrophotométrique : un composé coloré est formé en quantité égale à celle des ions nitrate initialement présents (cf. doc.2). En se plaçant à la longueur d’onde où l’absorbance de ce composé est maximale (cf. doc. 2), on mesure cette absorbance pour des concentrations connues en ions nitrate (cf. doc.3), ce qui permet d’obtenir une droite d’étalonnage, conformément à la loi de Beer-Lambert :
L’absorbance est à nouveau mesurée à cette même longueur d’onde pour deux eaux. Les deux valeurs sont reportées sur la droite pour trouver les valeurs des abscisses correspondantes, c’est- à-dire les concentrations massiques en ions nitrate de ces deux solutions.
On trouve ainsi Cm1 = 51 mg.L-1, soit Cm1 compris entre 48 et 54 mg.L-1 : la première eau testée est donc sans doute polluée (cf. doc.1).
De même, Cm2 = 33 mg.L-1, soit Cm2 compris entre 31 et 35 mg.L-1 : la deuxième eau testée n’est donc pas considérée comme polluée (cf. doc.1).
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B. Traitement d’eaux souterraines polluées
1 Les ions échangés avec les ions nitrate sont des anions (cf. doc.4) donc les ions fixes sont des cations. Les charges des ions chlorure et des ions nitrate sont identiques, donc un ion nitrate est échangé par un ion chlorure.
2 Avant passage par la résine, la solution contient des ions nitrate alors qu’après elle contient des ions chlorure (en quantité égale d’après la question précédente) donc puisque la conductivité molaire ionique des ions chlorure est supérieure à celle des ions nitrate (cf. doc. 6), la conductivité de la solution est plus élevée après passage par la résine.
3 La résine est « saturée » lorsque tous les ions chlorure ont été échangés avec des ions nitrate : plus aucun ion nitrate ne peut donc plus être fixé (cf. doc.5).
La résine est « régénérée » lorsqu’on a à nouveau échangé tous les anions de la résine pour des ions chlorure.
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