I - LES EAUX DE CONSOMMATION

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1 THEME N 2 : ALIMENTATION ET ENVIRONNEMENT Ce thème est une approche à la fois individuelle et globale des problèmes de l'alimentation des hommes sur la planète. Ce thème doit permettre de poser scientifiquement des questions sur "Quels aliments pour nourrir demain six milliards d'hommes?" en considérant à la fois l'individu et son environnement proche et global. Ce thème permet de montrer l'activité de l'homme pour rendre un aliment (l'eau, en l'occurrence) propre à la consommation. Le chimiste recense alors qualitativement et quantitativement les espèces chimiques par dosages, et élimine celles qui sont néfastes. On aborde également les techniques chimiques de conservation des aliments. SEANCE N 1 : LES EAUX NATURELLES Compétences exigibles : Utiliser des résultats expérimentaux pour comparer différentes eaux. Dégager les notions d'acidité et de basicité de la mesure du ph. Connaître les ions responsables de la dureté de l'eau : Mg 2+ et Ca. Connaître quelques conséquences de la dureté de l'eau. Reconnaître les différents changements d'état intervenant dans le cycle de l'eau. Utiliser les termes décantation, filtration, distillation. Identifier des techniques de séparation utilisées dans le cas d'exemples proposés. Repérer, dans un document, différents agents responsables de la pollution de l'eau. I LES EAUX DE CONSOMMATION A. LES DIFFERENTS TYPES D EAUX : activité documentaire ( à faire à la maison) : Il existe deux types d eaux de consommation : l eau minérale et l eau de source. «Quelques informations sur les eaux de consommation» L eau minérale naturelle possède des propriétés favorables à la santé et officiellement reconnues, mais certaines eaux contiennent des éléments qui pris en grande quantité ou quotidiennement peuvent être néfastes. L ensemble des critères de qualité (débit, température, composition minérale, aspect et goût) doit être constant. Elle subit de nombreux contrôles quotidiens et ne peut provenir que d une seule source (il en existe 1200 en France). Lorsque l eau a été reconnue d intérêt public, elle se voit attribuer un périmètre de protection dans lequel les travaux souterrains sont quasiment interdits. Les valeurs thérapeuthiques de certaines eaux minérales sont utilisées lors de cures thermales. L eau de source provient de sources différentes, même de régions éloignées. Elle doit être conforme aux normes de l eau potable mais l ensemble de ses critères de qualité n est pas obligatoirement constant. L exploitation d une source nécessite une autorisation préfectorale et un avis du conseil départemental d hygiène. Toutes les eaux de consommation n ont pas la même composition chimique, c est à dire qu elles ne contiennent pas toutes les mêmes substances minérales. Pour que l eau s imprègne de minéraux et se charge parfois en gaz carbonique (dioxyde de carbone), elle doit séjourner de nombreuses années dans le soussol. Dans les couches profondes, il existe des eaux qui datent de plus de ans. Chaque eau acquiert sa composition minérale spécifique selon la constitution des couches rocheuses traversées. Les substances minérales sont très importantes pour l organisme humain, malheureusement il ne peut les produire luimême et doit donc les rechercher dans la nourriture.

2 Les compositions moyennes des eaux minérales sont données en milligramme par litre (mg/l) : Ions Eau minérale Arvie Carola bleue Contrex Courmayeur Evian Vichy St Yorre Vittel Volvic Sodium Na , ,8 9,4 Potassium K , ,7 Calcium Ca ,9 Magnésium Mg ,1 Chlorure Cl ,6 <1 4, ,4 Nitrate NO ,7 <2 3,8 4,6 6,3 Hydrogénocarbonate HCO ,3 Sulfate SO ,9 ph 6,3 7,4 7,2 6,6 7 Remarque: Les ions hydrogénocarbonate sont parfois appelés ions bicarbonate. Questions : 1. Quelle est la principale différence entre une eau minérale et une eau de source? Une eau minérale ne peut provenir que d une seule source et possède des critères de qualité constants. Une eau de source peut provenir de plusieurs sources et doit juste être potable. 2. Pourquoi ce terme de «minéral»? «Minéral» désigne l ensemble des ions contenus dans l eau. 3. Comment expliquer la différence de minéralisation entre deux eaux? Chaque eau acquiert sa composition minérale spécifique selon la constitution des couches rocheuses traversées. 4. Parmi les différentes eaux, quelle est l eau la plus minéralisée? La moins minéralisée? L eau la plus minéralisée est la Vichy St Yorre, la moins minéralisée, la Volvic. 5. Un écrivain francais célèbre, dont nous découvrirons le nom par la suite, a écrit : «L eau! Eau, tu n as ni goût, ni couleur, ni arôme, on ne peut te définir, on te goûte sans te connaître. Tu n es pas nécessaire à la vie : tu es la vie». L eau minérale atelle un goût? Qu estce qui est à l origine du goût d une eau minérale? Conclusion: Les eaux minérales ont toutes un goût plus ou moins marqué que l on appprécie ou que l on n apprécie pas. Ce goût provient de leur composition minérale spécifique. Il est très difficile de reconnaître un ion à son goût si ce n est l ion sodium qui donne à l eau un goût salé.

3 B. ph D UNE EAU : activité documentaire ( à faire à la maison) Les étiquettes que l on trouve sur les bouteilles d eau indiquent souvent leur ph. Quelle propriété de l eau meton en évidence? Le ph permet de déterminer l acidité ou la basicité de l eau. Pour quelles valeurs de ph une eau estelle acide, basique ou neutre? Si ph < 7 alors l eau est acide Si ph = 7 alors l eau est neutre Si ph > 7 alors l eau est basique Comment peuton déterminer ou mesurer le ph d une eau? Le ph se détermine à l aide de papier ph (comparaison de la couleur prise par le papier trempé dans l eau et d une échelle de teinte) ou se mesure à l aide d un phmètre (lecture directe sur l appareil. Recherche : Donner le ph de l eau d Evian avec l indication de l étiquette. Conclusion : L eau d Evian, comme toutes les eaux minérales a un ph très proche de la neutralité. La détermination d un ph à l aide d un phmètre est plus précise. C. DURETE DE L EAU La publicité nous montre souvent des machines à laver en panne à cause d un dépôt de calcaire. Ce dépôt est dû aux ions calcium Ca 2+ et magnésium Mg 2+ que contient l eau. Plus la proportion de ces ions dans l eau sera grande, plus elle sera dite calcaire ou dure. Expérience : ajouter 3 gouttes de liqueur de savon dans chaque tube ; agiter les Eau eau eau tubes en les frappant, Distillée du robinet d évian doucement, une dixaine de fois. Observations : La quantité de mousse formée avec l eau du robinet est inférieure à celle formée avec l eau d évian. Conclusion : L eau du robinet est plus dure que l eau d évian, qui est ellemême plus dure que l eau distillée. Une eau dure mousse difficilement en présence de savon. Le degré hydrotimétrique ou dureté de l eau est un indicateur de sa minéralisation : il est proportionnel à la concentration en calcium et magnésium. Le degré hydrotimétrique s exprime en degré français ( F). Un degré français équivaut à 4 mg de calcium par litre et à 2,4 mg de magnésium par litre.

4 Interprétation de la valeur du degré hydrotimétrique de l eau : Valeur comprise entre 0 et 10 F : eau très douce Valeur comprise entre 10 et 20 F : eau douce Valeur comprise entre 20 et 30 F : eau moyennement dure Valeur comprise entre 30 et 40 F : eau dure Valeur supérieure à 40 F : eau très dure Le degré hydrotimétrique idéal est compris entre 15 F et 25 F. Les deux principaux inconvénients d une eau dure : «l eau dure ne mousse pas» ; La dureté de l eau se constate principalement par la formation de dépôts insolubles avec les savons. entartrage des circuits d eau chaude De plus : l eau dure est désagréable pour la peau l eau dure modifie le goût des aliments. l eau dure n a pas d effets nocifs sur la santé. Inconvénients d une eau trop douce : Une eau trop douce peut présenter des inconvénients pour la santé du fait de la dissolution des métaux des canalisations tels que le fer ou le plomb et qui seront alors ingérés par notre organisme. Ces eaux présentent également un risque de corrosion pour les canalisations. E. DOSAGE DES IONS HYDROGENOCARBONATE DANS UNE EAU Les propriétés curatives et gustatives spécifiques de chaque eau sont directement liées à leur composition. L un des ions couramment cité est l ion hydrogénocarbonate HCO 3 (ou bicarbonate). La mention «bicarbonatée» signifie que la teneur en bicarbonate de l eau est supérieure à 600mg.L 1. On qualifie aussi alors l eau de «carbogazeuse». Dans les eaux minérales destinées à l alimentation, l alcalinité est principalement due à la présence d ions carbonate CO 3 2 et hydrogénocarbonate HCO 3 2. L alcalinité d une eau est mesurée par un dosage avec un acide fort, ici, l acide chlorhydrique. But du dosage : la détermination de la concentration en ions hydrogénocarbonate de l eau d Evian. Cette concentration sera exprimée en milligramme par litre (mg/l) et pourra être comparée à l indication de l étiquette. DOSAGE N 1 DOSAGE N 2 Solution A de concentration connue en ions hydrogénocarbonate : 300 mg/l Solution B : un échantillon d eau minérale d Evian Dans le bécher : 10mL d acide chlorhydrique de concentration 10 2 mol.l 1 additionnée de quelques gouttes d indicateur coloré ( ici, du vert de Bromocrésol ou BCR) couleur du BCR dans une solution d acide chlorhydrique : couleur du BCR dans une solution d ions hydrogénocarbonate :

5 Principe du dosage : On détermine à la burette, le volume Va de solution A nécessaire pour faire changer de couleur l indicateur coloré présent dans 10 ml de solution d acide chlorhydrique. Va =. ml le volume Vb d eau minérale qui, dans les mêmes conditions, arrive au même résultat apparent. Vb =. ml Exploitation des résultats : La quantité d ions HCO 3 est la même dans Va ml de A que dans Vb ml de B, puisqu elle ont servi toutes les deux faire changer de couleur l indicateur coloré présent dans 10 ml de solution d acide chlorhydrique. Donc la masse d ions HCO 3 est la même dans Va ml de A que dans Vb ml de B. Dans 1L de A il y a 300 mg d ions HCO 3 donc, dans 1 ml de A il y a 0,3 mg d ions HCO 3 Dans Va ml de A il y a : ( 0,3 Va ) mg d ions HCO 3, soit : Dans Vb ml de B il y a : ( 0,3 Va ) mg d ions HCO 3, soit : La concentration d ions HCO 3 est : 0,3 x V soit : V a C mg / L mg / L b 0,3 x V V a C 1000 x g / L g / L b Comparer la valeur calculée avec l indication de l étiquette : HCO 3 : 357 mg/l.

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