TP salinite
La salinité d'une eau
Quelques définitions
- Qu'est-ce que la salinité ?
C'est masse de sels (composés ioniques) dissous dans 1 L d'eau. Elle s'exprime en g par kg d'eau. Un composé ionique ou solide ionique cristallin est constitué de cations (ions chargés +) et d’anions (ions chargés -) régulièrement disposés dans l’espace.
Modèle éclaté du cristal ionique de chlorure de sodium (sel)
Globalement, un cristal ionique est électriquement neutre. Chaque solide ionique cristallin possède une formule statistique qui indique la nature et la proportion des ions présents sans en mentionner les charges.
exemples :
NaCl (chlorure de sodium ou "sel") : autant d’ions sodium Na+ que d’ions chlorure Cl- ;
CaF2 (fluorure de calcium ou "fluorine") : deux fois plus d’ions fluorure F- que d’ions calcium Ca2+.
L'eau est un solvant polaire. Elle a donc la propriété de dissoudre les solides ioniques cristallins. La dissociation qui accompagne la dissolution se traduit par une équation. A l'issue de la dissolution, l'eau contient des ions hydratés.
exemple :
NaCl(s) -> Na+(aq) + Cl-(aq)
L'eau de mer contient en moyenne 35 g de sels par kg d'eau de mer.
- Quels sont les ions contenus dans l'eau des océans ?
On retrouve principalement les anions chlorure Cl-, sulftate SO42-, hydrogénocarbonate (ou bicarbonate) HCO3- et fluorure F-.
On retrouve principalement les cations sodium Na+, magnésium Mg2+, calcium Ca2+ et potassium K+.
- Comment mesure -t-on la salinité d'une eau ?
Comme les proportions des différents sels dissous sont très sensiblement constantes, il suffit de déterminer la concentration d'un seul de ces sels dissous pour connaître la salinité totale d'un échantillon d'eau de mer.
La relation entre la salinité et la chlorinité a été définie en 1902 à partir de nombreuses mesures de laboratoires sur des échantillons provenant de toutes les mers du globe. La chlorinité étant la quantité (en g/kg) d'ions chlore, brome et iode qui précipitent lors du titrage au nitrate d'argent.
S = 0,03 + 1,805 x Cl S salinité , Cl chlorinité.
Un inconvénient majeur est que cette formule donne une salinité de 0,03 pour une chlorinité nulle. L'UNESCO a donc proposé en 1969 une nouvelle formule définissant ce qu'on appelle la salinité absolue :
S = 1,80655 x Cl
Ces définitions ont été revues lorsque furent développées des techniques utilisant la conductivité d'une solution électrolytique. Une solution électrolytique est une solution qui conduit le courant électrique. Les porteurs de charges assurant le passage du courant sont les ions de la solution. La conductivité électrique représente l’aptitude d’une solution à conduire le courant. Son unité est le siemens par mètre (S.m-1).
Depuis 1978, la salinité est officiellement mesurée à partir de la conductivité électrique de l'eau. La salinité (S) d'un échantillon d'eau est donnée par le rapport K de la conductivité électrique de cet échantillon à 15°C et à la pression atmosphérique (1 013 hPa), et de la conductivité d'une solution de chlorure de potassium dans laquelle la fraction en masse de KCl est 0,0324356 dans les mêmes conditions de température et de pression. Si K = 1 la salinité est de 35. Comme il s(agit d'un rapport, elle s'exprime sans unité mais on trouve encore des salinités exprimées en g/kg ou en psu (practical salinity unit).
Comment déterminer la salinité d'une eau (TP réalisable en lycée : 1ère S, TS)
Nous allons effectuer le dosage (ou titrage) des ions chlorure Cl- par les ions argent Ag+, ce qui nous permettra de déterminer la chlorinité d'une eau et donc de calculer sa salinité. Voir le TP.
Comment désaliniser l'eau (TP réalisable au collège comme au lycée)
Nous allons réaliser une distillation. Voir le TP.