Aurélie 05/06

titre massique, concentration : d'après concours technicien chimiste Lille 2004

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Problème 4

L'étiquette d'une bouteille d'eau minérale indique la concentration massique (mg/L) des principaux ions présents :

calcium ( 10,4) ; nitrate ( 4,0) ; sulfate ( 6,7 ) ; magnésium ( 6,0) ; sodium ( 8,0) ; hydrogénocarbonate ( 64,0) ; potassium ( 5,4) ; chlorure ( 7,5)

  1. Donner la formule de chacun de ces ions.
  2. Calculer leur concentration en mol/L.
  3. Vérifier l'électroneutralité de l'eau, compte tenu de la précision des mesures.
  4. Donner la définition de la dureté de l'eau.
    - Calculer le degré hydrotimétrique de cette eau ( 1°TH correspond à 10-4 mol/L d'ion calcium).
    Préciser les inconvénients d'une eau dure dans les usages domestiques.
    Ca : 40 ; K : 39 ; N : 14 ; S : 32 ; Mg : 24 ; Na : 23 ; Cl : 35,5 ; O : 16 ; H : 1 g/mol.

corrigé
ion
calcium Ca2+
nitrate NO3-
sulfate SO42-
magnésium

Mg2+
sodium Na+
hydrogénocarbonate

HCO3-
potassium K+
chlorure Cl-
titre massique g/L
10,4 10-3
4,010-3
6,7 10-3
6,0 10-3
8,0 10-3
64 10-3
5,4 10-3
7,5 10-3
masse molaire M (g/mol)
40
62
96
24
23
61
39
35,5
concentration molaire (mol/L)

titre massique /M
10,4 10-3 / 40

=2,6 10-4
4,010-3 / 62

=6,45 10-5
6,98 10-5
2,5 10-4
3,48 10-4
1,05 10-3
1,38 10-4

2,11 10-4
électroneutralité de l'eau :

2[Ca2+]+2[Mg2+]+[Na+] +[ K+]= 5,2 10-4 + 5 10-4 +3,48 10-4 +1,38 10-4 =1,5 10-3.

[NO3-]+2[SO42-] + [HCO3-]+[Cl-]=6,45 10-5 + 13,96 10-5+1,05 10-3 + 2,11 10-4 =1,47 10-3comparable à 1,5 10-3.

La dureté d'une eau est donnée par la concentration totale en ion calcium et en ion magnésium : [Ca2+] + [Mg2+] = 5,1 10-4 mol/L

On définit le titre hydrotimétrique (°TH) par : 1° TH = 10-4 mol/L.

degré hydrotimétrique de cette eau : 5,1 °TH

Les inconvénients d'une eau dure dans les usages domestiques :

Un lavage inefficace : l'eau dure empêche le savon de mousser.

Les dépôts de calcaire dans la plomberie d'eau chaude.

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