Chapitre C1 : Les eaux de consommation

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1 Chapitre C1 : Les eaux de consommation I) Une eau minérale est-elle de l eau pure? Activité expérimentale : 1- Peser un bécher de 150 ml à l aide de la balance. 2- Introduire 100 ml d eau minérale Hépar dans le bécher puis chauffer à l aide de la plaque chauffante, jusqu à ce que toute l eau se soit évaporée. 3- Faire un schéma de l expérience, noter les observations. Observations : Il se forme un dépôt solide blanc dans le becher. 4- A quoi correspond le résidu sec blanc observé dans le bécher? Lorsque l on porte l eau à ébullition, les molécules d eau partent sous forme de vapeur. Les ions dissous dans l eau se combinent pour former un dépôt solide sous forme de poudre : c est ce que l on appelle le résidu sec. 5- Après refroidissement, peser de nouveau le bécher et déterminer la masse de ce résidu sec. 6- Comparer ce résultat avec l indication de l étiquette. Les eaux minérales ne sont pas des eaux pures. Elle contiennent des espèces dissoutes qui se retrouvent dans l eau sous forme d ions : on les appelle des sels minéraux. II) Existe-t-il différents types d eau de consommation : 1) Test gustatif des eaux : Un écrivain français célèbre, a écrit: «L eau! Eau, tu n as ni goût, ni couleur, ni arôme, on ne peut le définir, on te goûte sans te connaître. Tu n es pas nécessaire à la vie : tu es la vie». L eau minérale a-t-elle un goût? Nous allons le vérifier par des tests. Expérience: Goûter chaque eau, lire l étiquette ci-dessus et compléter le tableau suivant: Goût Quantité et nature des minéraux Contrex Volvic Hépar Evian Plancoët Vichy St-Yorre Quelle est l origine du goût d une eau minérale? Le goût d une eau minérale dépend de la nature des sels minéraux qui sont dissous dans cette eau. Conclusion: Les eaux minérales ont des goûts différents qui s expliquent par la nature différente des sels minéraux qu elles contiennent. 2) Les différents types d eaux : Activité documentaire «Quelques informations sur les eaux de consommation» L eau du robinet provient généralement d une rivière, d une nappe phréatique ou d une source. Elle est rendue potable grâce à une série de traitements physiques, biologiques et chimiques avant de sortir de nos robinets. C est un produit sain et de bonne qualité. Sa composition minérale peut varier d une région à une autre et d une ville à une autre. Les eaux de source sont des eaux issues de sources souterraines, bactériologiquement et chimiquement saines. Qu elles soient plates ou gazeuses, elles sont embouteillées sur le lieu de captage sans subir de traitement chimique puisqu elles sont potables à la sortie de la source. L eau de source n a pas forcément une composition constante, mais elle doit impérativement être conforme aux normes de l eau potable. Les eaux minérales sont aussi des eaux de source mais leur composition en minéraux et oligo-éléments est constante. L eau minérale naturelle possède des propriétés favorables à la santé, officiellement reconnues par l Académie nationale de médecine, mais certaines eaux contiennent des éléments qui pris en grande quantité ou

2 quotidiennement peuvent être néfastes. 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 thérapeutiques de certaines eaux minérales sont utilisées lors de cures thermales. Certaines eaux minérales sont très riches en minéraux, comme les eaux d Hépar et de Contrexéville ; d autres, au contraire en contiennent moins, comme l eau d Evian. Quand aux eaux pétillantes, elles sont d une façon générale très riche en dioxyde de carbone et en ions hydrogénocarbonate, anciennement appelés bicarbonate. 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 sous-sol. 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 lui-même et doit donc les rechercher dans la nourriture. Les compositions moyennes des eaux minérales sont données en milligramme par litre (mg/l): Eau minérale ions Arvie Contrex Courmayeur Evian St Yorre Vittel Volvic Sodium 650 9, ,8 9,4 Potassium 130 3, ,7 Calcium ,9 Magnésium ,1 Chlorure 387 8,6 <1 4, ,4 Nitrate 0 2,7 <2 3,8 4,6 6,3 Hydrogénocarbonate ,3 Sulfate ,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? 2. Pourquoi ce terme de «minéral»? 3. Comment expliquer la différence de minéralisation entre deux eaux? 4. Parmi les différences eaux, quelle est l eau la plus minéralisée? La moins minéralisée? Réponses : 1. Bien que toutes les deux issues d une source naturelle, les eaux minérales et eaux de source se distinguent par leurs compositions. En effet, une eau minérale doit avoir une composition en minéraux et oligo-éléments qui doit être constante, alors que la composition d une eau de source peut varier mais doit cependant absolument respecter les normes de potabilité. 2. Le terme «minéral» vient des sels minéraux que les eaux minérales peuvent contenir en grande quantité. Cette composition particulière leur confère bien souvent des propriétés thérapeutiques officiellement reconnues par l Académie française de médecine. 3. La différence de minéralisation entre deux eaux s explique par la nature des roches qu elles traversent. En général, les eaux fortement minéralisées séjournent très longtemps (parfois près de ans) au contact de roches dans des couches profondes. 4. Pour répondre à cette question, il faut calculer pour chaque eau minérale la somme des masses des sels minéraux la composant. Ainsi l eau la plus minéralisée est l eau d Arvie (3661,3 g/l) et la moins minéralisée est l eau de Volvic (125 g/l). Les eaux de boisson peuvent être classées en trois catégories : L eau du robinet, provenant des eaux de surface ou des eaux souterraines après traitements physiques, biologiques et chimiques pour la rendre potable. Les eaux de source, provenant d eaux souterraines sans traitement préalable. Les eaux minérales, provenant également d eaux souterraines sans traitement préalable mais dont la composition en minéraux et oligo-éléments est constante. Remarque : Seule l eau du robinet et les eaux de source sont tenues de respecter les critères de potabilité définis par les pouvoirs publics.

3 III) L acidité des eaux minérales naturelles : Les étiquettes que l on trouve sur les bouteilles d eau indiquent souvent leur ph. Quelle propriété de l eau indique t-on par cette donnée? Le ph d une eau permet de déterminer l acidité ou la basicité d une eau. Pour quelles valeurs de ph une eau est-elle 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 peut-on déterminer ou mesurer le ph d une eau? Avec un ph-mètre ou du papier-ph. Expérience : A l aide du papier ph, mesurer le ph des trois eaux minérales suivantes : Vichy St-Yorre, Contrex, Volvic. Que peut-on dire de ces eaux minérales, sont-elles acide, basique ou neutre? Comparer ces valeurs aux indications portées sur les étiquettes. Le ph d une eau, que l on peut mesurer avec un ph-mètre ou du papier ph, détermine le caractère acide, basique ou neutre de cette eau. L eau est acide si ph < 7. Elle est neutre si ph = 7. Elle est basique si ph > 7. Le ph d une eau de boisson est compris entre 6,5 et 9. Les eaux gazeuses sont acides du fait de la présence de dioxyde de carbone. IV) Comment déterminer la composition d une eau? 1) Comment déterminer la présence d un ion dans l eau : (caractérisons la présence des ions chlorure) Activité manuel (Bordas 2003 collection Galiléo) p59 Manipulations 1 et 2 et répondre aux questions 1 ; 2 et 3. Expérience : ions argent Ag + ions chlorures (Cl - ) 1- On observe un précipité blanc de chlorure d argent (AgCl) qui noircit à la lumière. ions argent Ag + Eau à tester (Vichy Saint- Yorre, eau du robinet et eau distillée) 2- Avec l eau de Vichy Saint Yorre et l eau du robinet on observe la formation du précipité blanc de chlorure d argent. Il ne se forme pas avec l eau distillée.

4 3- Les eaux minérales et l eau du robinet, contiennent des ions chlorures. Ce n est pas le cas de l eau distillée. Des tests chimiques permettent d identifier les ions dissous dans les eaux de boissons. 2) Dosage des ions chlorure présent dans l eau : Voir Fiche TP Des dosages chimiques permettent de déterminer avec précision la composition des eaux de boissons, c'est-à-dire en quelle quantité sont dissous les sels minéraux. V) Dureté de l eau : Activité documentaire : «L eau constitue une source d apport en sels minéraux et oligoéléments. Contrairement aux idées reçues, l eau du robinet en contient. En effet, l eau du robinet, qui nous est livrée à domicile, est produite à partir d une «eau brute», ces eaux «brutes» peuvent être «superficielles» (rivières, lacs, fleuves, ) ou souterraines. Aujourd hui, en France, 60% de l eau potable est produite à partir de ressources souterraines, 40% à partir d eaux de surface. Or toute eau naturelle contient des sels minéraux, parmi lesquels les bicarbonates de calcium et de magnésium. Ces bicarbonates peuvent, dans certaines conditions, se transformer en carbonates insolubles comme le calcaire (carbonate de calcium). Les caractéristiques de l eau varient selon ses origines (eau de surface ou souterraine), selon les régions de France où elle est captée et prélevée : elle peut donc être plus ou moins minéralisée. La dureté d une eau dépend donc de la nature géologique des terrains qu elle a traversés : un sol crayeux ou calcaire donnera «une eau dure» (Nord, Bassin Parisien), alors qu un sol granitique donnera plutôt une «eau douce» (Bretagne, Vosges). La «dureté de l eau» constitue l indicateur de la minéralisation d une eau, et donc de sa plus ou moins forte teneur en calcaire. Cette dureté est proportionnelle à sa teneur en ions calcium et magnésium. Elle s exprime en degré hydrotimétrique ( TH). En dessous de 20 TH, une eau est qualifiée de «douce», au-dessus de «dure». Les seuils de minéralité sont fixés par les normes pour que l eau soit bonne à boire et bénéficie d un bon équilibre minéral. La présence de calcaire constitue, avec celle de chlore, l un des deux principaux reproches de la part des consommateurs. Le calcaire peut effectivement altérer l agrément d utilisation de l eau, mais certaines idées reçues sont à corriger. La présence d éléments minéraux comme le calcaire dans l eau est naturelle : une eau dure n a aucune conséquence négative sur la santé. En accord, avec les normes européennes, aucune valeur limite pour la dureté d une eau est en vigueur dans les normes françaises. La dureté de l eau fait cependant partie des paramètres de qualité régulièrement analysés par les autorités car une forte teneur en calcaire peut provoquer des désagréments d utilisation bien connus des consommateurs. Les principaux problèmes couramment engendrés par une eau fortement calcaire sont : Entartrage des résistances de chauffage des lave-linge, lave-vaisselle, chaudières et tuyaux d eau chaude ; Apparition de dépôts de tartre ; Désagrément pour l hygiène et la toilette car on a la sensation d une eau rêche sur la peau, d un linge rêche.. Savons et détergents moussent moins avec une eau dure. Les sociétés assurant le service de l eau peuvent être amenées, au niveau du traitement, à déminéraliser une eau excessivement dure. Un des procédés est l utilisation de résines échangeuses d ions : l eau dure traverse cette résine, et par un procédé chimique, les ions calcium et magnésium contenus dans cette eau sont remplacés par des ions sodium contenus dans la résine.»

5 Questions : a) Quels sont les éléments responsables de la dureté d une eau? Donner la formule des ions correspondants. b) A partir d une lecture d étiquettes de bouteilles d eau minérale, peut-on savoir si une eau est dure ou non? Quelle grandeur a été définie pour nous le permettre? Pour quel seuil a-t-on une eau dure? c) Une eau dure est-elle nocive pour la santé? Pourquoi préfère-t-on l adoucir? d) Quel procédé peut-on alors utiliser? le décrire rapidement. e) Dans quelles régions, trouve-t-on une eau dure? Pourquoi? Réponses : a) Les éléments responsables de la dureté d une eau sont les ions calcium (Ca 2+ ) et magnésium (Mg 2+ ). b) Les étiquettes mentionnent les concentrations des sels minéraux dissous, on peut savoir si une eau est dure ou non en regardant les concentrations en ions calcium et magnésium. De plu une grandeur a été définie pour déterminer la dureté d une eau, il s agit du degré hydrotimétrique ( TH). Le seuil au delà duquel on a une eau dur à été fixé à 20 TH. c) Une eau dure n est absolument pas nocive pour la santé (à condition bien sur que la minéralisation ne soit pas excessive tout de même et respecte les normes définies). Il arrive même que certaines eaux minérales atteignent la valeur de 150 TH, soit plus de 7 fois le seuil à partir duquel on considère une eau comme dure. Cependant si l eau dure n est pas nocive pour la santé, elle présente de nombreux inconvénients dans le cadre d une utilisation domestique (dépôt de tartre, difficulté à faire mousser les savons ). C est pour ces raisons que l on préfère adoucir l eau du robinet dans certaines régions. d) Le procédé le plus utilisé pour adoucir une eau est l utilisation des résines échangeuses d ions. Ces résines permettent d échanger les ions calcium et magnésium contenus dans l eau par des ions sodium contenus. e) Les eaux dures se trouvent essentiellement dans le Nord de la France et en région parisienne. Ceci est dû à la nature calcaire des sols qui composent ces régions et avec lequel l eau est en contact. Une eau est qualifiée de dure lorsqu elle contient beaucoup d ions calcium (Ca 2+ ) ou d ions magnésium (Mg 2+ ). Une eau dure présente différents inconvénients : Elle mousse difficilement et demande donc beaucoup de savon pour les opérations de lavage. Elle entartre les circuits d eau chaude par dépôt de calcaire (carbonate de calcium) Mais elle peut aussi présenter quelques avantages : Elle est riche en minéraux et apporte donc à l organisme le calcium et le magnésium qui lui sont nécessaire.