Chimie, biologie et physiopathologie humaines (ST2S) · Terminale · Chimie : prévenir et sécuriser
La qualité de l’eau et de l’air
Des ions dans l’eau, des gaz dans l’air.
En bref
Boire une eau sûre, respirer un air sain : deux conditions de la santé que la chimie permet de contrôler.
Boire une eau sûre, respirer un air sain : deux conditions de la santé que la chimie permet de contrôler. Il faut savoir ce que contient une eau, et ce que contient l'air.
Pourquoi les composés ioniques se dissolvent dans l'eau
La molécule d'eau est polaire : l'oxygène, plus électronégatif, porte une charge partielle négative, les hydrogènes une charge partielle positive. Les ions d'un solide ionique sont attirés par ces pôles, se détachent et s'entourent de molécules d'eau : ils sont hydratés.
NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
La conductivité d'une eau
Une solution conduit le courant grâce à ses ions mobiles. Sa conductivité σ (en siemens par mètre, S/m) augmente avec la concentration et la nature des ions.
| L'eau | Sa conductivité |
|---|---|
| Eau pure | Quasi nulle (très peu d'ions) |
| Eau minérale | Moyenne (ions calcium, magnésium, hydrogénocarbonate…) |
| Eau de mer | Très élevée (beaucoup d'ions sodium et chlorure) |
On retient qualitativement que σ est une somme de termes proportionnels aux concentrations des ions, chaque ion ayant sa propre contribution.
Une eau chargée en ions conduit le courant : c'est pourquoi l'eau du robinet est dangereuse près d'un appareil électrique.
| Eau distillée | Eau déminéralisée (désionisée) |
|---|---|
| Obtenue par vaporisation puis condensation : débarrassée des ions et de nombreuses autres substances | Obtenue par résines échangeuses d'ions : débarrassée des ions, mais pas forcément des molécules neutres ni des micro-organismes |
Doser un ion par conductimétrie
Pour doser les ions sulfate d'une eau, on ajoute progressivement une solution de chlorure de baryum : Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄ (précipité blanc). On mesure σ après chaque ajout.
- Avant l'équivalence, les ions sulfate disparaissent au fur et à mesure : σ varie peu.
- Après l'équivalence, les ions baryum et chlorure s'accumulent : σ augmente nettement.
L'équivalence se lit au changement de pente de la courbe : à ce point, les réactifs ont été introduits dans les proportions de l'équation.
Une eau est potable si elle respecte des critères physico-chimiques (par exemple nitrates ≤ 50 mg/L, pH entre 6,5 et 9) et microbiologiques.
La composition de l'air
| Le gaz | Le pourcentage molaire (air sec) |
|---|---|
| Diazote N₂ | Environ 78 % |
| Dioxygène O₂ | Environ 21 % |
| Argon | Environ 0,9 % |
| Dioxyde de carbone CO₂ | Environ 0,04 % |
La fraction molaire d'un gaz est sa quantité de matière divisée par la quantité totale de gaz. Tests : le CO₂ trouble l'eau de chaux, l'eau bleuit le sulfate de cuivre anhydre, le dioxygène ravive une bûchette incandescente.
La loi du gaz parfait
P × V = n × R × T, avec P en pascals, V en m³, T en kelvins et R = 8,314 J/(mol·K)
Exemple : une bouteille d'oxygène médical de 5 L à 200 bar (2,0 × 10⁷ Pa) et 20 °C (293 K) contient n = (2,0 × 10⁷ × 5 × 10⁻³) ÷ (8,314 × 293) ≈ 41 mol de dioxygène, soit environ 1 000 L à la pression atmosphérique.
Des gaz dangereux ou utiles
- Monoxyde de carbone (CO) : gaz incolore et inodore produit par un chauffage défectueux ou la fumée de cigarette. Il se fixe sur l'hémoglobine environ 200 fois plus fortement que le dioxygène (carboxyhémoglobine) : le sang transporte moins d'oxygène. Maux de tête, nausées, puis coma.
- Ozone (O₃) : dans la stratosphère, il protège en absorbant une partie des UV solaires ; près du sol, c'est un polluant irritant pour les voies respiratoires.
- Gaz à effet de serre (CO₂, CH₄, N₂O, vapeur d'eau…) : ils absorbent le rayonnement infrarouge émis par la Terre et réchauffent l'atmosphère.
Les polluants et leur traitement
| Distinguer | Définition |
|---|---|
| Polluant primaire / secondaire | Émis directement (CO, oxydes d'azote, particules) / formé dans l'atmosphère (ozone troposphérique) |
| Macropolluant / micropolluant | Présent en grande quantité (nitrates, phosphates, matière organique) / actif à très faible concentration (pesticides, médicaments, hormones, métaux lourds) |
Traitements : adsorption sur charbon actif (les molécules se fixent à sa surface immense), oxydation par l'ozone.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Pourquoi les composés ioniques se dissolvent-ils bien dans l’eau ?
2.Quelle eau a la conductivité la plus élevée ?
3.Comment repère-t-on l’équivalence d’un dosage conductimétrique ?
4.Quel est le pourcentage molaire du dioxygène dans l’air ?
5.Quel test met en évidence le dioxyde de carbone ?
6.Dans la loi P × V = n × R × T, la température s’exprime en :
0 / 6 questions
Dans l’app, ce chapitre a son quiz complet, chronométré, et tes erreurs reviennent au bon moment pour ne plus les refaire.
La fiche de révision, sur une page
Tout « L’eau et l’air » sur une seule page A4 illustrée : l’essentiel, les pièges et un mini-test. Elle se débloque dans l’app avec des gemmes — et ton compte gratuit en offre assez pour tes trois premières fiches.
