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Dosage des ions sulfate dans une eau minrale page 1 document propos sur le site Sciences Physiques en BTS : http://nicole.cortial.net

Dosage des ions sulfate dans une eau minrale Objectifs : Revenir sur le lien minralisation dune eau conductivit Aborder le produit de solubilit dune espce chimique (voir annexe). A Introduction : 1) Gnralits : Il existe une relation entre la teneur en ions d'une eau et sa rsistivit. La conductivit (c'est l'inverse de la rsistivit) est fonction du degr de minralisation de leau (teneur globale en espces minrales gnralement ionises) et de la temprature.

La mesure de la conductivit )( est effectue par un conductimtre. Faire un schma de principe de cet appareil.

L'unit utilise, couramment, pour exprimer la conductivit est le millisiemens par centimtre ou le microsiemens par centimtre ( 1cm.Sm ou 1cm.S ). Faire lanalyse dimensionnelle dune rsistivit et dune conductivit.

Quelques ordres de grandeur :

3) Expression de la conductivit d'une solution ionique : On admet que la conductivit totale dun lectrolyte est gale la somme des conductivits dues tous les types dions que lon trouve en solution.

On a donc : ii

iii

ii CCz == avec Ci : concentration molaire de lion i ; iii z = : conductivit molaire de lion i ; iz charge de lion.

Conclusion : La conductivit dune solution tant relie la concentration et la mobilit des espces chimiques, on peut utiliser la mesure de la conductivit pour raliser, par exemple, des dosages.

4) Principe du dosage conductimtrique des ions sulfate : Au cours d'un dosage par prcipitation, les concentrations des diffrentes espces ioniques en solution varient. La conductivit de la solution peut alors varier considrablement.

Le but du dosage est de tracer la courbe de variation de la conductivit du milieu ractionnel en fonction du volume de ractif vers. L'analyse des particularits de cette courbe (changement de pente) permet de dterminer l'quivalence.

La conductivit de l'eau dminralise la plus pure obtenue est 13 cm.S1042 tandis que celle de l'eau de mer est de l'ordre de 14 cm.S103 cm/S ! Les eaux potables ont, en gnral, une conductivit comprise entre 200 et 1cm.S0001 .

Une eau d'excellente qualit doit tre lgrement minralise ; la valeur guide, en France, est de 1cm.S400 .


B - Ralisation du dosage : 1) Mode opratoire : Raliser le montage ci-contre. Verser la solution de chlorure de baryum (de mL1 en

mL1 et jusque mL15 ) et mesurer la conductivit aprs chaque addition de la solution contenue dans la burette.

Arrter lagitation au moment de la mesure. Tracer la conductivit ( utile ) en fonction du volume v de solution titrante vers (les volumes sont mesurs soigneusement).

Pour tenir compte de la dilution, il est ncessaire de corriger la valeur lue de la conductivit :

m

mlueutile V

Vv += mV : volume du milieu ractionnel avant le dosage.

Les rsultats ( lue , et v le volume de soude vers) sont consigns dans un tableau (Regressi).

Reprsenter )v(futile = . La courbe obtenue est, thoriquement, forme par deux segments de droite. Le point dquivalence est repr par un changement de pente. Remarque : On amliore la lecture en traant les segments passant le mieux possible par les trois derniers points, juste avant, et les trois derniers points juste aprs lquivalence. 2) Questions : Quels sont les ions prsents dans le bcher avant le dosage ? crire le bilan de la raction et indiquer les porteurs de charge. Quelles espces ioniques disparaissent progressivement; quelles espces ioniques les remplacent ? Justifier qualitativement la faible pente avant l'quivalence. Pourquoi observe-t-on une forte pente positive, sur la courbe, aprs l'quivalence ? On donne les conductivits molaires des ions, C25 )mol.cm.Sen( 12 :

ion sodium sulfate baryum chlorure hydronium hydroxyde Formule

)mol.cm.S( 12 50 160 127 76 350 200

A l'quivalence, on a : eau2

4eq V]OS[VC = . Justifier cette relation.

3) Exploitation des rsultats :

Dduire du graphe )v(futile = le volume quivalent, la concentration molaire puis massique des ions sulfate de l'eau minrale teste. Comparer la valeur trouve l'indication de l'tiquette.

agitateur magntique

aimant

50 mL d'eau minrale

burette gradue

solution de chlorure de baryum(0,1 mol / L)

conductimtre

cellule du conductimtre

+ 150 mL d'eau distille

Attention ! Laimant ne doit pas frapper la cellule du conductimtre qui est fragile !


Pourquoi l'eau minrale teste est-elle recommande, en mdecine, pour soigner certaines affections ? Le sulfate de baryum est une espce chimique faiblement soluble dans leau. On relve, dans une table, le 97,9Kp s = relatif cette espce.

Calculer le produit de solubilit sK du chlorure de baryum puis exprimer celui-ci en fonction des concentrations en ions baryum et sulfate. Rappel : Le produit de solubilit du sulfate de baryum, dans leau, reprsente la constante de lquilibre de dissolution / prcipitation suivant :

aq2

4aq2

)s(4 OSBaOSBa+

+

A laide des indications de ltiquette, calculer la duret de cette eau et son titre alcalimtrique complet ( T.A.C.) en f .

On considre, habituellement, quune minralisation de 1L.mg1500 correspond une

conductivit de lordre de 1cm.S2000 . Calculer, alors, la totalit des sels dissous dans leau Hpar (T.D.S. exprime en 1L.mg ) (*) et valuer lordre de grandeur de la conductivit de la solution.

Mesurer cette conductivit et conclure.

(*) A ne pas confondre avec le rsidu sec, C180 !

Les ions sulfate sont, par eux-mmes, peu toxiques. Des doses comprise entre 1 et g2 ont un lger effet purgatif chez l'adulte. Cependant, des concentrations infrieures peuvent affecter les enfants. La valeur limite tolre, en France, est 1L.mg250 pour l'eau de consommation courante.

La valeur O.M.S., fixe d'aprs des critres gustatifs, est de 1L.mg400 .


Dosage des ions sulfate dans une eau minrale Burette sur support Agitateur magntique + aimant Conductimtre sur support Solution de chlorure de baryum 0,1 mol / L Eau minrale Hpar Pissette eau distille Bcher de 250 mL Une pipette jauge de 50 mL ou fiole jauge de 50 mL Une pompe Une pipette simple 3 bchers (petits)

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