Thème 1 : Constitution et transformations de la matière
Terminale Spécialité
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I. Détermination de la salinité d’une eau de mer
1.1. Définition
Définition
La salinité est la quantité totale des résidus solides (en grammes) contenue dans
1 kg d'eau de mer.
Par cette définition, en théorie, il suffit d’additionner la concentration massique de chaque espèce
contenue dans l’eau de mer pour l’obtenir.
1.2. Loi de Dittmar
Selon la loi de Dittmar, la salinité ou concentration totale des sels dissous de l’eau de mer varie
d’un endroit à l’autre mais ces proportions restent les mêmes dans tous les océans.
Cette loi fut établie par William Dittmar en 1884, après des analyses chimiques sur 77 échantillons
d'eau de mer prélevés à travers le monde.
Expérimentalement, pour obtenir la salinité totale par analyse chimique directe, séchage et pesée
du résidu solide, il faut chauffer fortement car les substances sont hygroscopiques. De plus,
certains corps notamment les chlorures, s'échappent au cours du dernier stade de séchage,
d’autres corps s’oxydent.
L’eau de mer préparée a les concentrations massiques suivantes en sels ioniques :
Sels ioniques
NaCl
KCl
CaCl2
MgSO4
Concentrations
massiques (g.L-1)
29,62
0,39
1,17
3,30
Proposer un protocole permettant de déterminer, le plus simplement possible, expérimentalement
la masse volumique de cette eau de mer ?
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Mettre en œuvre le protocole expérimental proposé afin de déterminer la masse volumique, ρmer,
de la solution d’eau de mer.
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1.3. Intervalle de confiance
En physique et en chimie, toute grandeur, mesurée ou calculée, est entachée d’erreur, ce qui
ne l’empêche pas d’être exploitée pour prendre des décisions. Il est essentiel d’indiquer la
précision avec laquelle les données mesurées sont fournies, soit en veillant à indiquer le bon
D o sa g e c on d u ct i mé t r i q ue
p a r é ta l on n a g e
03
T. P
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nombre de chiffres significatifs, soit en donnant l’incertitude. Ces informations permettent de
valider la méthode de mesure utilisée et les conclusions tirées des mesures.
▪ Relever sur la fiole l’incertitude absolue concernant la mesure du volume :
ΔV = ……………
▪ Calculer alors l’incertitude relative concernant la masse volumique de l’eau de mer :
=
+
Remarque : pour la pesée on prendra Δm = ± 0,02 g
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▪ Exprimer le résultat concernant la masse volumique en faisant apparaitre l’intervalle de
confiance :
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▪ En déduire la concentration massique de cette eau de mer.
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II. Détermination de la salinité d’une eau de mer par étalonnage
2.1. Principe
Dans la méthode d’étalonnage, on prépare une gamme de solutions dont les concentrations sont
connues et entourent la concentration de la solution d’eau de mer. On mesure une grandeur, ici
la conductivité, puis on trace le graphe correspondant à la grandeur en fonction des
concentrations de la gamme. On modélise la courbe ainsi obtenue et on obtient la nouvelle
détermination.
2.2. Préparation du conductimètre
La conductivité molaire, , d’une solution traduit la capacité des ions de cette solution à conduire
le courant électrique. Elle s’exprime en S.m-1(Siemens par mètre).
Elle dépend de la nature des ions (représentée par la grandeur conductivité molaire ionique),
de leur concentration dans la solution et de la température.
Régler le calibre sur « 20 mS.cm-1». Ne plus modifier ce réglage durant toute l’expérience.
Etalonner le conductimètre.
Sortir la cellule conductimétrique, la rincer avec l’eau distillée puis l’essuyer à l’aide du papier
Joseph.
Placer la sonde dans le bécher contenant l’eau distillée en attendant la préparation des
solutions filles.
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2.3. Préparation des solutions filles
Vous allez mesurer la conductivité de solutions salines à différentes concentrations.
La solution initiale (solution mère So) a une concentration de Co = 30 g.L-1. Cette concentration
étant trop élevée pour que l’on puisse en mesurer la conductivité. Elle va falloir la diluer et
préparer différentes solutions filles.
Attention :
Etant donné que vous aurez plusieurs volumes de solution mère à utiliser, on utilisera la burette
graduée pour mesurer ces volumes et non la pipette jaugée comme habituellement.
On désire préparer un volume Vf = 50,0 mL d’une solution fille à la concentration Ci en soluté
apporté. On dispose pour cela d’une solution aqueuse mère à la concentration Co = 30 g.L-1.
▪ Exprimer, en le justifiant, le volume Vm de solution mère à prélever.
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▪ Compléter les deux premières lignes du tableau.
Placer la solution mère dans la burette graduée, puis préparer la solution fille dans la fiole jaugée
de 50,0 mL. Faire vérifier la solution fille préparée.
Verser la solution fille dans un bécher.
Sortir la sonde du conductimètre, l’essuyer délicatement.
Plonger la sonde dans le bécher contenant la solution fille et reporter dans le tableau la valeur de
la conductivité mesurée.
Faire de même pour toutes les solutions filles.
2.4. Etude de la solution d’eau de mer
La solution d’eau de mer est trop concentrée. On désire préparer V’ = 100,0 mL d’une solution
diluée 10 fois.
Proposer un protocole permettant de réaliser la solution fille à partir de la solution mère d’eau de
mer.
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Rincer la sonde conductimétrique puis bien l’essuyer.
Verser la solution diluée d’eau de mer dans un bécher puis mesurer sa conductivité.
’ = ……….……………..…….…
Vburette (mL)
Vfiole (mL)
50,0
50,0
50,0
50,0
50,0
Ci (g.L-1)
1,5
2,1
3,0
4,5
6,0
Conductivité
mS.cm-1
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▪ Pour l’ensemble des solutions des solutions filles, tracer la courbe d’étalonnage = f(Ci).
▪ Par construction graphique, déterminer la concentration massique de la solution diluée d’eau de
mer puis en déduire la concentration massique de la solution d’eau de mer.
= ……….……………..…….…
= ……….……………..…….…
= ……….……………..…….…
▪ Comparer le résultat obtenu avec la valeur de la salinité calculée au début de la séance.
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