Transcript Chimie de l'Eau Quitter H. R. La Chimie ( Généralités ) L'atome est composé de 3 particules, les Protons (+) et les Neutrons (neutre) composent.

Chimie de
l'Eau
Quitter
H. R.
La Chimie ( Généralités )
L'atome est composé de 3 particules, les Protons (+) et les
Neutrons (neutre) composent le noyau, les Electrons (-) gravitent
autour du noyau.
Il existe 103 atomes différents qui sont classés dans les diverses
familles dans le tableau périodique (diapo 24).
Il y a un nombre défini de couches d'électrons, la première couche
peut comporter 2 électrons, la deuxième couche 8 électrons etc.
Etant donné l'extrême petitesse des atomes , on pourrait aligner entre 2 et 10 millions d'atomes
sur un millimètre ; on a calculé le nombre N de l'atome le plus léger pour faire 1 gramme ; il
faut 602 000 000 000 000 000 000 000 (6,02 x 1023) atomes, c'est le nombre d'AVOGADRO.
Il faut toujours ce même nombre d'atomes pour faire 12 g de Carbone, 16 g d'Oxygène etc.
Molécule-Gramme ou Molécule
Certains atomes cherchent à compléter leur couche d'électrons extérieure, d'autres atomes sont
disposés à céder leur(s) électron(s), ils s'associent ainsi par affinité et forment les Molécules.
Loi de LAVOISIER : La masse d'un composé est égal à la somme de ses composants.
Pour favoriser la rencontre de certains atomes on utilise des Catalyseurs (entremetteurs), ou
bien on crée des conditions de température ou de pression adéquates.
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La Valence
Les réactions des atomes se font en fonction des affinités entre donneurs et receveurs
1 Chlore Cl- réagit avec 1 Hydrogène H+ pour former de l'Acide Chlorhydrique HCl
Le Chlore est Monovalent
1 Oxygène O- réagit avec 2 Hydrogènes H+ pour former de l'eau H2O
L'Oxygène est Bivalent
Ainsi le Phosphore est Trivalent car il réagit avec 3 H pour former du PH3
Le Carbone est Tétravalent car il réagit avec 4 H pour former du CH4
Quelques Valences :
Représentation :
Monovalents : Métalloïdes : Fluor F 109
Chlore Cl 35,5 Brome Br 80
Iode I 127
Métaux :
Potassium K 39 Sodium Na 23
Bivalent :
Métalloïdes : Oxygène O 16 Sélénium Se 79
Métaux :
Calcium Ca 40 Magnésium Mg 24 Fer Fe 56
Trivalent :
Métalloïdes : Azote N 14 Phosphore P 31 Arsenic As 75
Métaux :
Etain Sn 119 Cuivre Cu 3 Aluminium Al 27
Tétravalent : Métalloïdes : Carbone C 12 Souffre S 32 Silicium Si 28
Métaux :
Mercure Hg 201 Argent Ag 108 Or Au 197 Platine Pt 195
Précéd.
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Les Radicaux
Il y a des groupes d'atomes qui se comportent dans les réactions chimiques
comme des corps simples, on peut leurs assimiler une valence.
L'Oxhydryle OH composé d'Oxygène et d' Hydrogène est Monovalent, car
il se combine avec 1 H pour former H20 (eau).
Le sulfate SO4 composé d'un Souffre et de 4 Oxygènes est Bivalent, car il
se combine avec 2 H pour former du H2 SO4 ( Acide sulfurique)
Le Phosphate PO4 composé de Phosphore et de 4 Oxygènes est Trivalent
car il se combine avec 3 Na pour former du PO4 Na3 (Phosphate trisodique)
Le Volume molaire ( Loi d'Avogadro – Ampère)
La molécule gramme est aussi appelée Mole, ce terme est utilisé pour les volumes molaires.
Dans des conditions identiques de température et de pression, les moles gazeuses occupent
toutes le même volume, soit 22,4 litres.
C0 (12+16) 28 g d' Oxyde de Carbone - CO2 (12 + 16 + 16) 44 g de Gaz carbonique
O2 (16+16) 32 g d' Oxygène
N2 (14+14)
28 g d'Azote
CH4 (12+4) 16 g de Méthane
- C3H8 (36 + 8)
44 g de Propane
C4H10 (48+10) 58 g de Butane
L'air n'est pas une molécule mais un mélange de 21% d'Oxygène, de 78% d'azote + gaz
rares, sa masse établie par calcul est de 29 g pour 22,4 litres ; on peut ainsi comparer les
masses volumiques des gaz par rapport à l'air…
Précéd.
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Chimie de l'eau
L'eau distillée ou déminéralisée est une eau très pure, elle est un isolant électrique avec une
résistivité de plusieurs millions d'Ohms. C'est les sels dissous dans l'eau qui la rendent
conductrice.
Certaines eau de source ne contiennent pas assez de sels minéraux et sont de ce fait indigestes.
L'eau est avide de tout et se minéralise rapidement, les poussières atmosphériques minéralisent
faiblement l'eau de pluie.
Sels et dureté
La salinité de l'eau est donnée en degrés de dureté, le TH " Titre Hydrotimétrique", la
valeur actuelle de la nappe phréatique en Alsace se situe vers 26°F (Français) 15° DIN le
rapport entre les deux est de 1,75.
La basicité ou l'acidité de l'eau est donnée par le PH " Potentiel Hydrogène", en général le
PH est en équilibre et se situe autour de '7' (Neutre), l'échelle va de '0' (Acide) à '14' (Base).
Les principaux sels dissous dans l'eau sont :
Le Sodium (Na) , Le Calcium (Ca) et Le
Magnésium (Mg) on trouve également des traces de Fer, d'Arsenic, de Cuivre de Silice (Sable)
Ces sels n'existent pas à l'état pur dans l'eau, ils sont combinés sous les formes suivantes :
Carbonates 65%
Précéd.
( peu incrustants)
Na2C03 - CaCO3 - MgCO3
Sulfates (25 à 28%) (incrustants)
Na2SO4 - CaSO4 - MgSO4
Nitrates (3 à 7%)
(très incrustants)
Chlorures (2 à 3%) (solubles)
Na2NO3 - CaNO3 - MgNO3
NaCl - CaCl2 - MgCl2
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Théorie des Ions
Les molécules sont composés de plusieurs atomes, que l'on peut dissocier en
petits groupes ayant une polarité, par exemple : le CO3Ca (Carbonate de
Calcium) peut être dissocié en CO3-- et en Ca++, le SO4Mg (sulfate de
Magnésium) peut être dissocié en SO4-- et Mg++, ces groupes d'atomes sont
des Anions (-) et des Cations (+).
Les chercheurs ont découvert un minéral "la Zéolithe" qui selon le PH du milieu, pouvait
permuter et agglomérer certains ions, puis quand le PH changeait, inversait le processus de
fixation des Ions.
C'est sur ce principe que des résines de synthèse ont été crées ; des échangeurs de Cations
faibles pour fixer les sels Na+, Ca++ et Mg++ liés aux Carbonates, des Cations forts pour
fixer les sels de Na+, Ca++ et Mg++ liés aux sulfates, aux Nitrates et au Chlorures ; des
Anions pour fixer les SO4--, les NO3– les Cl- ainsi que la silice (sable microscopique).
Régénération des résines
Les résines 'Cations' sont préalablement saturés en H+ dans une concentration d'acide
Chlorhydrique HCl ou d'acide Sulfurique H2SO4
Les résines 'Cations faibles' (Carboxyliques) sont régénérés à une concentration d'acide
plus faible que les résines 'Cations forts'.
Les résines 'Anions' sont préalablement saturés en OH- dans une préparation à base de
Soude caustique NaOH
Précéd.
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Déminéralisation
La déminéralisation va se faire en plusieurs phases ; en premier lieu on va fixer les sels liés
aux carbonates 'la décarbonatation', puis on élimine le CO2 libre, ensuite on fixe les sels liés
aux chlorures, sulfates et nitrates puis enfin ces derniers sels.
L'eau brute pré filtrée, va traverser un lit de résines 'Cations faibles' qui vont permuter les sels
de carbonate :
Na2CO3 permute ( 2Na+ avec 2H+ )
NaCO3H
H2O + CO2
MgCO3 permute ( Mg++ avec 2H+ )
H2CO3
H2O + CO2
CaCO3 permute ( Ca++ avec 2H+ )
H2CO3
H2O + CO2
Le CO2 est éliminé mécaniquement par ruissellement de l'eau sur des
anneaux avec un ventilateur qui envoi de l'air à contre courant.
L'eau décarbonatée traverse ensuite le lit des 'Cations forts' qui vont permuter les H+ avec
les Na+, Ca++, Mg++ liés aux Chlorures, Sulfates et Nitrates en donnant naissance à trois
acides.
Acide Chlorhydrique
Précéd.
NaCl
permute ( Na+ avec H+ )
CaCl2
permute ( Ca++ avec 2H+ )
2HCl
MgCl2 permute ( Mg++ avec 2H+ )
2HCl
HCl
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Déminéralisation (suite)
Acide Sulfurique
Acide Nitrique
Na2SO4 permute (2Na+ avec 2H+ )
H2SO4
CaSO4 permute ( Ca++ avec 2H+ )
H2SO4
MgSO4 permute ( Mg++avec 2H+ )
H2SO4
Na2NO3 permute (2Na+ avec 2H+ )
H2NO3
CaNO3 permute ( Ca++ avec 2H+ )
H2NO3
MgNO3 permute ( Mg++avec 2H+ )
H2NO3
L'eau est finie d'être déminéralisée en traversant un lit de résines 'Anions' qui vont permuter
les ions OH- avec les Cl-, les SO4-- , et les NO3-- en créant de l'eau.
HCl
permute (Cl- avec OH- )
H2O
H2SO4 permute (SO4-- avec 2OH- )
2H2O = Eau
H2NO3 permute (NO3-- avec 2OH- )
2H2O
Un résistivimètre contrôle la qualité de l'eau en sortie de chaîne de
déminéralisation.
Le cycle de production bascule sur le cycle de régénération dès que l'on atteint le seuil de
résistance qui correspond à la pureté limite de l'eau.
Précéd.
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Le tableau des Eléments
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