Besoins en magn�sium, , bac G
Am�rique du Sud 2022.
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Le
magn�sium est un oligo�l�ment indispensable � notre organisme. Les
cartouches � Edition Mg2+ � disponibles pour des carafes filtrantes
permettraient de faire consommer une eau enrichie en magn�sium.
Dans une cartouche filtrante � Edition Mg2+ �, l’eau passe notamment
par une r�sine �changeuse d'ions qui va �liminer le tartre et les
m�taux lourds ; les ions calcium pr�sents dans l’eau sont alors
remplac�s par des ions magn�sium […] D’apr�s https://www.bwt.com/fr-fr/.
Le but de cet exercice est de v�rifier l’efficacit� de ces cartouches
filtrantes relative au remplacement des ions calcium par des ions
magn�sium.
Donn�es - Masses molaires : M(Mg) = 24,3 g�mol-1 ; M(Ca) = 40,1 g�mol-1
- M�thode de d�termination de la concentration totale en ions magn�sium
et calcium. La concentration totale en ions magn�sium et en ions
calcium d’une eau peut �tre d�termin�e gr�ce � un titrage par l’EDTA
(acide �thyl�ne diamine t�traac�tique) en pr�sence d’un indicateur
color� de fin de r�action et d’une solution tampon permettant de
maintenir le pH de la solution entre 9 et 10.
La concentration de la solution d’EDTA utilis�e est C=1,0�10−2 mol⋅L−1. En milieu basique, l’EDTA contient des ions Y4− (ions �thyl�ne diamine t�traac�tate) qui r�agissent avec les ions magn�sium (Mg2+) et avec les ions calcium (Ca2+). Ces transformations chimiques sont mod�lisables par deux r�actions repr�sent�es par les �quations suivantes :
Mg2+(aq) + Y4−(aq) → MgY2−(aq) ;
Ca2+(aq) + Y4−(aq) → CaY2−(aq)
- M�thode de d�termination de la concentration en ions calcium.
La concentration en ions calcium d’une eau est d�termin�e gr�ce � un
titrage par l’EDTA, � un pH sup�rieur � 12, en pr�sence d’un indicateur
color� de fin de r�action. Dans ce domaine de pH, les ions magn�sium
forment un pr�cipit�. La concentration de la solution d’EDTA utilis�e
est C=1,0�10−2 mol⋅L−1. La r�action, support du titrage, mod�lisant la transformation s’�crit : Ca2+(aq) + Y4−(aq) → CaY2−(aq).
Sur
de l’eau obtenue apr�s filtration avec une carafe munie de la cartouche
� �dition Mg2+ �, on r�alise les deux titrages d�crits pour d�terminer
les concentrations des ions magn�sium et calcium d’une part et les ions
calcium seuls d’autre part. Les deux titrages sont r�alis�s sur un
volume V=100,0 mL d’eau filtr�e. Les r�sultats obtenus sont les
suivants :
| Volumes d’EDTA vers�s |
Eau filtr�e |
| Volume VE (en mL) d’EDTA vers� pour atteindre l’�quivalence lors du titrage des ions calcium |
8,8
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| Volume VE (en mL) d’EDTA vers� pour atteindre l’�quivalence lors du titrage des ions magn�sium et des ions calcium |
10,8
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1. R�aliser le sch�ma l�gend� du montage permettant de r�aliser le titrage des ions calcium pr�sents dans une eau.
2. Pourquoi le titrage des ions calcium seuls est-il r�alis� � un pH sup�rieur � 12 ?
A pH sup�rieur � 12, seuls les ions magn�sium forment un pr�cipit�.
3. D�terminer la concentration en quantit� de mati�re en ions calcium de l’eau filtr�e.
A l'�quivalence : CVE = V [Ca2+] ; [Ca2+] = CVE / V =1,0 10-2 x 8,8 / 100 =8,8 10-4 mol / L = 0,88 mmol / L.
4. Montrer que la concentration en quantit� de mati�re en ions magn�sium est �gale � 0,20 mmol�L−1.
A l'�quivalence : CVE = V ([Ca2+] +[Mg2+] ) ; [Ca2+] +[Mg2+] = CVE / V =1,0 10-2 x 10,8 / 100 =10,8 10-4 mol / L = 1,08 mmol / L.
[Mg2+] =1,08 -0,88 =0,20 mmol�L−1.
Un technicien de laboratoire proc�de � l’analyse de l’eau du robinet non filtr�e et fournit les r�sultats suivants :
| Concentrations en quantit� de mati�re |
Eau non filtr�e |
| Concentration en quantit� de mati�re des ions calcium |
2,2 mmol / L
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| Concentration en quantit� de mati�re des ions calcium et magn�sium |
2,3 mmol / L
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5.
Les r�sultats obtenus sont-ils en accord avec les propri�t�s annonc�es
pour la carafe filtrante munie de la cartouche � Edition Mg2+ � ?
[Mg2+] =2,3 -2,2 =0,10 mmol�L−1.
Seul 2,2 -0,88 =1,32 mmol / L d' ion calcium pr�sents dans l’eau sont alors remplac�s par des ions magn�sium.
L'efficacit� de cette cartouche reste donc insuffisante.
6. Un adulte de masse 70 kg peut-il couvrir ses besoins journaliers en magn�sium en consommant uniquement de l’eau filtr�e ?
En France, pour un adulte, l’Agence Nationale de S�curit� Sanitaire de
l’Alimentation, de l’Environnement et du Travail (ANSES) a conseill� un
apport en magn�sium de 6 mg / jour / kg.
6 x 70 = 420 mg =0,42 g de magn�sium par jour.
0,42 / M(Mg) = 0,42 / 24,3 =0,017 mol = 17 mmol.
L'eau filtr�e apporte 0,20 mmol�L−1d'ion magn�sium.
Il faudrait donc boire 17 / 0,2 ~85 L d'eau filtr�e.
Un adulte de masse 70 kg ne peut pas couvrir ses besoins journaliers en magn�sium en consommant uniquement de l’eau filtr�e0.
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