2nde Sciences et laboratoires SL
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Niveau: Secondaire, Lycée, Seconde
2nde : Sciences et laboratoires (SL) Activité : Etude qualitative d'une eau minérale Objectif : Comparer les résultats expérimentaux observés avec les valeurs données sur les étiquettes de quelques eaux minérales. I. Composition chimique d'une eau minérale Activité.1 : Etiquettes d'eaux minérales a) A l'aide des indications portées sur leurs étiquettes (Voir fiche annexe), compléter le tableau suivant en indiquant la composition minérale de chacune des eaux. Concentration des ions en mg.L-1 Calcium Ca2+ Magnésium Mg2+ Sodium Na+ Potassium K+ Sulfate SO4 2- Hydrogénocarbonate (ou bicarbonate) HCO3 - Chlorure Cl- Nitrate NO3 - Evian Volvic Contrex Vittel Vichy St-Yorre b) Indiquer pour chacune des eaux minérales la masse de son résidu à sec, indiquée sur son étiquette. Eau minérale Résidu à sec en mg Evian Volvic Contrex Vittel Vichy St-Yorre c) Les eaux dont le résidu à sec dépasse 2 g.L-1 ne sont pas conseillées pour la consommation courante. Quelles sont parmi les eaux du tableau précédent celles qui ne sont pas adaptées à une consommation courante ? d) Classer les différentes eaux minérales en eaux fortement, moyennement et faiblement minéralisées.
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2nde : Sciences et laboratoires (SL) Activité : Etude qualitative d'une eau minérale Objectif : Comparer les résultats expérimentaux observés avec les valeurs données sur les étiquettes de quelques eaux minérales. I. Composition chimique d'une eau minérale Activité.1 : Etiquettes d'eaux minérales a) A l'aide des indications portées sur leurs étiquettes (Voir fiche annexe), compléter le tableau suivant en indiquant la composition minérale de chacune des eaux. Concentration des ions en mg.L-1 Calcium Ca2+ Magnésium Mg2+ Sodium Na+ Potassium K+ Sulfate SO4 2- Hydrogénocarbonate (ou bicarbonate) HCO3 - Chlorure Cl- Nitrate NO3 - Evian Volvic Contrex Vittel Vichy St-Yorre b) Indiquer pour chacune des eaux minérales la masse de son résidu à sec, indiquée sur son étiquette. Eau minérale Résidu à sec en mg Evian Volvic Contrex Vittel Vichy St-Yorre c) Les eaux dont le résidu à sec dépasse 2 g.L-1 ne sont pas conseillées pour la consommation courante. Quelles sont parmi les eaux du tableau précédent celles qui ne sont pas adaptées à une consommation courante ? d) Classer les différentes eaux minérales en eaux fortement, moyennement et faiblement minéralisées.
- evian
- etiquettes d'eaux minérales
- oxalate d'ammonium précipité blanc
- accord avec les indications des étiquettes
- tests ioniques
- volvic
nde 2 :Sciences et laboratoires (SL) Activité:Etude qualitative d’une eau minéraleObjectif : Comparer les résultats expérimentaux observés avec les valeurs données sur les étiquettes de quelques eaux minérales. I. Composition chimique d’une eau minérale Activité.1: Etiquettes d’eaux minéralesa)A l’aide des indications portées sur leurs étiquettes(Voir fiche annexe), compléter le tableau suivant en indiquant la composition minérale de chacune des eaux. -1 Concentration des ions en mg.L Calcium MagnésiumNitrateSodium PotassiumSulfate Hydrogénocarbonate Chlorure 2+ 2++ +2- -- CaMg NaK SO4bicarbonate) Cl (ouNO3 - HCO3 EvianVolvicContrexVittelVichySt-Yorre b)Indiquer pour chacune des eaux minérales la masse de son résidu à sec, indiquée sur son étiquette. Eauminérale Résiduà sec en m EvianVolvicContrexVittelVich St-Yorre- 1 c)e.Les eaux dont le résidu à sec dépasse 2 g.Lne sont pas conseillées pour la consommation courant Quelles sont parmi les eaux du tableau précédent celles qui ne sont pas adaptées à une consommation courante ? d)Classer les différentes eaux minérales en eaux fortement, moyennement et faiblement minéralisées. e)On distingue plusieurs catégories d’eauselon les ions présents en plus grande quantité : - Leseaux bicarbonatées calciques- Leseaux chlorurées sodiques -Les eaux sodiques bicarbonat ées- Leseaux sulfatées calciques Aquelle catégorie appartient chacune des eaux étudiées précédemment ? f)quant aux compositions chimiques des différentes eaux minérales étudiées.Etablir en quelques lignes une synthès e Activité.2 : Testsioniques mise en évidence en réalisant des tests ioniques.minérale peut êtreence de quelques ions dans une eauLa prés Ces tests sont basés sur l’utilisation de réactifs adaptés.2+ 2- Onrappelle dans le tableau qui suit les deux tests correspondant aux ions calcium Caet ions sulfate SO4: Ion RéactifObservations 2+ Calcium CaOxalate d’ammonium Précipitéblanc
2-Sulfate SO4
Chlorure de baryum
Précipité blanc
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Dans 5 tubes à essais, verser à l’aide d’une pipette5 mL de chaque eau minérale à étudier. Verser 4 gouttes de solution du réactif adapté dans les tubes à essais. 2+ Noter dans le tableau suivant la présence ou non de l’ion Ca. Noter d’un: +: (Ion présent) =: (Ion moyennement présent) -: (Ion faiblement présent) Vichy St-YorreEvian VolvicContrex Vittel 2+ Classer les eaux minérales(De celle qui contient le moins d’ions Caà celle qui en contient le plus). 2-Réaliser les tests pour les ions sulfates SO4et compléter le tableau suivant : Vichy St-YorreEvian VolvicContrex Vittel 2-C(De celle qui contient le moins d’ionslasser les eaux minéralesSO4à celle qui en contient le plus). Compar erl’ensemble de vos résultats aux indications des étiquettes des différentes eaux minérales.II.Dureté d’une eau2+ 2+ Une eau contenant beaucoup d’ions magnésium Mgest une eau << dure >>.et calcium Ca 1.Expérience.1 : Etudede l’action d’une eau savonneuse sur différentes eaux minéralesTest à l’eau savonneuse: Dans trois tubes à essais différents verser 5 mL de différentes eaux (Volvic, Evian et Vittel) puis y ajouter 10 gouttes de laliqueur de savon. Boucher l’extrémité de chaque tube avec un bouchon puis le retourner sans agiter afind’homogénéiser lemélange. Observations : Complètele schéma ci-écipité) qui apparaît dans chaque tubedessous, en indiquant l’importance du trouble (pr: Volvic EvianVittel Interprétations : Plus les troubles sont importants plus les eaux sont dures, plus leur degré hydrotimétrique français (°THF) ou (°F) est important. 2+ 2+ Les ions calciumCa etles ions magnésium Mgnuisent à l’action des savons et des lessives. Dans ces dernières un anticalcaire est ajouté, il fixe les ions calcium et magnésium et évite ainsi la formationde précipités avec les détergents. Les eaux dures peuvent aussi former des produits qui entartrent les canalisations et les installations de chauffage. SL 2/4
2.Comparaison des duretés de trois eaux minéralesa)Compléter le tableau suivant : Concentration en ionsConcentration totale en ionsEaux minéralesConcentration en ions 2+ -12+ -1-1 calcium Ca(mg.L )magnésium Mg(mg.L )calcium et magnésium (mg.L) Volvic Evian Vittelb)d avec les indications des étiquettes.mentaux sont en accorIndiquer si les résultats expéri c)Comparer le °THFde l’eau deContrexéville par rapport aux °THF des trois eaux minérales ci-dessus (justifier lerésultat par un calcul simple) 3. Degré hydrotimétrique françaiset dureté d’une eau: L'eau est composée de nombreux éléments minéraux et organiques dont la richesseest fonction des sols qu'elle a traversé.2+ 2+ Quandl'eau contient une quantité significative de calcium (Ca) etde magnésium(Mg ),on dit qu'elle est dure ou calcaire. Enréalité dans l'eau froide, il n'y a pas de calcaire mais du calcium et dumagnésium, c'est à dire deux bons sels minérauxet ce n'est qu'en chauffant l'eau que ces minéraux calciumet magnésiumse transforment en carbonate de calciumet carbonate de magnésiumappelés communément calcaire ou tartre. 2+ Ainsi,ladureté de l'eaudépend principalement de la concentration des ions de calcium (Ca) et des ions de magnésium 2+ (Mg). Les ions du fer, de l'aluminium et du manganèse moins concentrés n'interviennent que modérément dans la dureté de l’eau. L'unitéutilisée pour exprimer ladureté de l'eauest ledegré hydrotimétrique français (°F)ou leTitre Hydrotimétrique(°THF)à la dureté d'une solqui correspondution contenant 10 mg/L de carbonate de calcium (CaCO3). Un°F équivautà 4 mg de calcium par litre et à 2,4 mg de magnésium par litre. LeTH est inférieur à 10°F, l'eau esttrès douce età tendance naturelle corrosive. De 10 à 20°F l’eau estdouce. Dansces 2 cas il ne faut surtout rien faire qui réduirait le TH. La limite inférieure du degré hydrotimétrique pour les eauxdestinées à la consommation humaine et n'ayant pas subi de traitement thermique est fixée à 15°F. Un peu de tart re protègeles canalisations et évitele risque de corrosion qui dissout les métauxdes canalisations tels quele fer ou leplomb nocif pournotre organisme. De20 à 30°F, l'eau est réputéemoyennement dure. Le ministère de la santé qualifie d'idéal un TH compris entre 15° et 25°Fpour l'eau de consommation. De30 à 40°F, l'eau est définiedureettrès dure au-delà de 40°F, l'usage d'un adoucisseur doit être envisagé. Le tartre estresponsable de surcoûts (énergie, lessives, détartrants) et de dégradations importantes au niveau des cumulus, chaudièreset robinetteries. IV.pH d’une solution aqueuse1. Signification du pH d’une solution: + LepH d’une solution permet de caractériser son acidité due à la présence plus oumoins importante des ions H3O . Lavaleur du pH varie de 0 à 14. Pour unpH‹7: lasolutionest acide Pour unpH = 7: la solutionest neutre Pour unpH›7 : la solutionest basique0 714 pH Solutions acidesSolutions basiques Basicité croissante Acidité croissante Solutions neutres SL 3/4
2.pH d’une eau minérale: écédemment et compléter letableau suivant :Relever la valeur du pH sur les différentes étiquettes des eaux étudiées pr Eauminérale EvianVolvicContrexVittelVich St-YorreClasser ces différentes eaux en : - Eauacide -Eau basique- Eauneutre -Eau légèrementacide -Eau légèrement basique 3. Mesurede la valeur du pH : 3.1.Pa pierindicateur universel (ou papier pH) : Le papier pH permet d’avoir un ordre de grandeur de la valeur du pH.On dépose une gouttede la solution à l’aide d’un agitateuren verre sur un petit morceau de papierpH, suivant la couleur prise par le papier, et par comparaisonsur l’échellede teinte, on déduit une valeur approchée (à l’unité près) du pH.3.2. Le pH-mètre : expérience au bureau Pourdéter minerla valeur du pH avec plus de précisionil suffit d’utiliser un pH-mètre muni de son électrode. Celui-cidoit être préalablement être étalonné avec des solutions de pH parfaitement connu appelées solutions tampons. Déter minonsla valeur du pH dees eaux rencontrées précédemment à l’aide d’un pHs différent- mètre,et complétons letableau suivant : minérale pH Eau EvianVolvicContrex VittelVich St-YorreContrexévilleSL 4/4
Ficheannexe : Etiquettes de quelques eaux minérales
Compositionen mg/L Calcium = 103 Magnésium = 10 Sodium = 1172 Potassium = 66 Chlorure = 235 Sulfate = 138 Bicarbonate = 2989 Fluor = 5 Résidu sec à 180°C = 3325 pH = 6,8
Calcium = 78
Silice = 13,5
Nitrate = 3,8
Composition en mg/L Magnésium = 24Sodium = 5 Bicarbonate = 357Sulfate = 10 Résidu sec à 180°C = 309
Potassium = 1 Chlorure = 4,5 pH = 7,2
Composition en mg/L Calcium = 202Magnésium = 43 Sodium = 4,7Fluor = 0,28 Nitrate = 4,6Sulfate = 336 Composition en mg/L Hydrogénocar bonate= 402Résidu sec à 180° C = 841 Calcium = 9,9 Magnésium = 6,1 Sodium = 9,4 Potassium = 5,7 Silice = 30 Bicarbonate = 65,3 Sulfate = 6,9 Chlorure = 8,4 Nitrate = 6,3 Résidu sec à 180°C = 109 pH = 7 Compositionen mg/L Calcium= 486 Magnésium= 84 Sodium= 9,1 Nitrate= 2,7 Hydrogénocarbonate= 403 = 3,2 Potassium Résidusec = 2125 = 1187 Sulfate Chlorure= 8 H = 7 2 Compositionen mg/LCalcium = 90Magnésium = 11Sodium = 1708Potassium = 132 Hydrogénocarbonat e= 4368Sulfate = 174Chlorure = 322Fluor =9 Résidu sec à 180° C = 4774pH = 6,6
