Introduction Dans leau les principales substances dissoutes sont des gaz : dioxygne et dioxyde de carbone et des ions : sodium, potassium, magnsium, calcium, chlorure.

Dfinitions Le titre hydrotimtrique = duret de l'eau, est lindicateur de la minralisation de leau. Elle est surtout due aux ions calcium et magnsium. La duret sexprime (ou mg/L) de CaCO3 ou (symbole f ou fH) degr franais correspond 10-4 mol/L soit 4 milligrammes de calcium ou 2,4 milligrammes de magnsium par litre deau. Duret totale : Concentration totale en ions calcium et magnsium. S'effectue par un dosage par l'EDTA pH = 10, en utilisant le NET comme indicateur. Duret permanente : Concentration en ions calcium et magnsium aprs prcipitation des carbonates. Le dosage s'effectue comme prcdemment aprs une bullition prolonge et filtration.

TITRE ALCALIMETRIQUE et TITRE ALCALIMETRIQUE COMPLET Le TA correspond la mesure de la teneur d'une eau en hydroxydes et de la moiti de sa teneur en carbonates alcalins et alcalino-terreux. Le TA mesure la totalit des bases libres : OH, une des valences des ions carbonates CO322 (et ventuellement une des valences des ions phosphates PO433). On le mesure par dosage par une solution titre d'acide en prsence de phnolphtaline. Si le pH d'une eau est infrieure 8,2, la phnolphtaline est incolore et le TA est nul. Le TAC mesure lensemble des anions suivants : OH , CO32 et HCO3 (ventuellement PO4 4 3 et HPO42 ainsi que HSiO3 pour certaines eaux naturelles). La mesure du TAC se fait par dosage par une solution titre d'acide en prsence d'hlianthine. Si le pH d'une eau est infrieure 8,2, le TA est nul et le TAC mesure la concentration en ions bicarbonate HCO3.hydrognocarbonates alcalins et alcalino-terreux.

E.D.T.A La dithylnetriamine (note dien) et lion thylnediaminettraactate (not Y4) sont des composs azots utiliss en analyse quantitative. Leurs formules respectives sont donnes ci-dessous. L' acide thylne diamine ttraactique, symbolis par le sigle EDTA, donne, avec pratiquement tous les cations mtalliques de valence deux, trois ou quatre, des chlates grce notamment aux deux doublets non liants prsents sur chacun des atomes d' azote de la molcule d' EDTA. On utilise souvent le sel disodique de l' EDTA, not Na2YH2. H2Y2- + M2+ MY2- + 2H+

Cette proprit va permettre de doser de trs nombreux cations. La stabilit du complexe form entre le cation et l' EDTA sera fonction du pH du mileu. Le rle des milieux tampons sera ainsi fortement mis en vidence, les ractions se faisant alors de faon convenable un pH donn. Il est trs commode, dans la pratique, d' employer des indicateurs colors pour dceler le point d' quivalence. Souvent on utilise le NET, alias noir riochrome T, qui est un colorant diazoque

Dtermination De THPrincipe des dosages : TH = [Ca2+]+[Mg2+] avec [X] en meq.l-1 TH = 2.[Ca2+]+2.[Mg2+] avec [X] en mmol.l-

- Pour dterminer la concentration en ions calcium et en ions magnsium dans une eau minrale on utilise une raction de complexation avec lion thylnediaminettraactique (EDTA) que lon note Y4-

Ca2+ (aq) + Y4-(aq) = [CaY]2- (aq) constante de stabilit K1 = 4,0 . 1010 pKd = 10.6 Mg2+(aq ) + Y4-(aq) = [MgY]2-(aq) constante de stabilit K2 = 5,0 .108 = 5.7 pKd

- LEDTA est un ttraacide not H4Y . Les pKa successifs sont les suivants : H4Y / H3YH3Y-/ H2Y2pK1 = pK2 = 2,1 2,8 H2Y2-/ HY3HY3-/ Y4pK3 = pK4 = 6,2 10,3

La base Y4- est capable de donner un complexe hexacoordin avec les cations mtalliques (chlate). Dans la pratique, on utilise le sel disodique de lEDTA Na2H2Y H2Y2-(aq) + Ca2+(aq) H2Y2-(aq) + Mg2+(aq ) = = [ CaY]2- (aq) + 2 H+(aq) [ MgY]2- (aq) + 2 H+(aq)

Le milieu doit tre basique pour dtruire les ions H+ forms et par suite dplacer lquilibre vers la droite. On se placera pH 10

- Les complexes forms sont incolores. On dcle la fin de la raction par un indicateur de mtal. Ces indicateurs sont des substances qui forment avec le cation doser un complexe color , stable dans une zone de pH dtermine. Dans cette zone le complexe [EDTA cation] ayant une stabilit plus grande que celle du complexe [indicateur cation] , la raction : [Indicateur-cation + EDTA] = [EDTA-cation] + indicateur

Ne peut avoir lieu que dans le sens gauche droite .. Ces ractifs sont : - Le noir riochrome T, bleu pH 10 le complexe color avec lion Mg2+ est rouge bordeaux.

Liste du matriel prouvette de 100 mL Burette Erlenmeyer pissette Burette de 25 mL + support Liste des produits NET Tampon ammoniacal pH ~ 10 Solution d'EDTA talonner

Protocole Mode opratoire : Prlever 50 mL deau analyser et les verser dans un erlenmeyer. Chauffer vers 60C. Ajouter 5 mL de tampon ammoniacal et un peu de NET. Maintenir la temprature vers 60C (pour des raisons de cintique). Ajouter la solution dEDTA 0,050 mol.L-1-1 jusqu virage de lindicateur du rouge vineux au bleu-vert. En dduire la concentration totale (en calcium et en magnsium) en mol.L-1-1, puis la duret totale TH en degr franais. Qualifier la duret de cette eau. Contrle de

RESULTAT

VIRAGE VERS LE BLEU LORSQUE ON VERSE V=14,8 ML

A lquivalence, on a

C.Veau = C0 . VE

avec C0 : concentration molaire de lEDTA et C : concentration totale en ions Ca2+ et Mg2+. En relevant le volume Ve d'EDTA vers pour obtenir l'quivalence (changement de couleur), il est possible de dduire la concentration C recherche. On dduit ensuite la duret de l'eau, sachant que 1TH = 1mmol/L soit 104 mol/L. duret de l'eau = C/10-4 en TH Rsultats: C.Veau = C0 . VE DONC 0.01eq/l*103*15ml 50ml C=2,96meq/l = 3 meq/l La durete en degree francais; 1meq/l50F 3meq/lx X=3*5=150F Conclusion : leau de robinet est douce 10F10mg CaCO3/l 150Fx X=150mg/l

2 Mesure du TA Principe Les mesures sont ralises en neutralisant un certain volume V0 deau par de lacide sulfurique ou chlorhydrique de normalit Na, en prsence de phnolphtaline pour le TA et en prsence dhlianthine pour le TAC. Soit V le volume dacide vers lors du virage de la phnolphtaline, et soit V le volume de ce mme acide vers lors du virage de lhlianthine. Lquivalence, pour une raction acido-basique, est obtenue pour Na.Va = Nb.Vb soit ici : N1.V0 = Na.V et N2.V0 = Na.V ,o N1 reprsente le TA et N2 le TAC en q.L-1-1.

Dans un erlenmeyer contenant 50 ml de l'chantillon, ajouter 2 gouttes de phnolptaline.

Si le pH < 8,3, la solution ne se colore pas en rose : le TA est = 0 Si le pH > 8,3, la solution est rose : le TA est dtermin par addition de liqueur alcalimtrique (solution d'acide sulfurique N/25), V (ml), ncessaire au virage de la phnolphtaline

D'o : TA = V (ml) x 4F

On trouve que la solution ne se colore pas en rose :

TA =0

2 /Mesure du TAC : Elle succde celle du TA sur le mme chantillon. Si le TA est non nul, ne pas rajuster la burette de liqueur alcalimtrique zro. Dans l'chantillon prcdent, ajouter 3 gouttes d'hlianthine.

Si le pH < 4,3, la solution est immdiatement rouge ou orange : TAC = TA Si le pH > 4,3, la solution est jaune : le TAC est dtermin de la mme manire que le TA

D'o : TAC = V(ml) X 4F avec V(ml) volume total de titrant vers N2.V0 = Na.V N2 le TAC en q.L-1-1. V le volume de HCL vers lors du virage de lhlianthine. Le volume verse =7ml N2= Na.V V0 N2=0.05eq/l*103*7ml 50ml N2= 7meq/l 1meq/l50F 7meq/lx x=350F

La duret permanente TAC-TH=35-15=200F DUSCUTION TACTHEAU PAS DURE

La premire dfinition de la duret de leau tait sa capacit de transformer le savon en un compos insoluble. Maintenant, la duret de leau est calcule en mesurant la quantit dions calcium, magnsium, aluminium, fer, strontium, etc. prsents dans leau, les deux premiers cations (Ca2+ et Mg2+) tant gnralement les plus abondants. Comme le calcium est un des ions les plus abondants, il devient donc un bon indicateur de la duret de leau. Cest pourquoi on exprime la duret selon la quantit de trioxycarbonate de calcium (CaCO3, communment appel le carbonate de calcium) prsente dans une solution. Cette quantit est exprime en mg/L ou en ppm.