Les piscines naturelles ont une structure de construction habituelle mais, contrairement aux piscines classiques, l'eau ne subit pas de traitement chimique. Le système de filtration est assuré par une zone réservée à la végétation, dont la surface est au moins égale à la zone de baignade pour un meilleur équilibre écologique.
D'après le site www.piscine.comprendrechoisir.com
La baignade est plus confortable si l'eau de la piscine est chauffée. L'une des solutions possibles est d'installer un chauffe-eau solaire, système qui permet de produire de l'eau chaude grâce à l'énergie solaire.
Le fluide caloporteur qui circule dans le capteur solaire est un mélange d'eau et de
mono propylène glycol. Il s'agit d'un antigel, dont le nom en nomenclature officielle est
propane-1,2-diol et dont la formule topologique est la suivante :
Schéma de fonctionnement du chauffe-eau solaire
Quel est le mode principal de transfert thermique mis en jeu entre le capteur solaire (1) et le milieu extérieur ?
Par déduction, quelle est la fonction de la chaudière d'appoint ?
Quel est l'intérêt pour le chauffe-eau solaire d'intégrer du mono propylène glycol dans la composition du fluide caloporteur ?
Comment peut-on justifier le nom donné, en nomenclature officielle, au mono propylène glycol ?
Comment peut-on justifier le fait que la molécule de mono propylène glycol possède plusieurs stéréoisomères ?
Quelles sont les deux représentations de stéréoisomères du propylène glycol ?
Ces stéréoisomères sont-ils chiraux ?
Comment réalise-t-on un mélange racémique ?
La technique de traitement de l'eau de piscine naturelle utilise les bactéries présentes dans le système racinaire des plantes pour épurer l'eau ; il s'agit d'une phyto-épuration. Les espèces végétales sont ainsi soigneusement sélectionnées pour absorber des polluants tels que les ions nitrate et phosphate. Une pompe de circulation assure le déplacement de l'eau à travers la zone de filtration naturelle.
Schéma d'un système de phyto-épuration
D'après le site www.bleu-vert.fr
On se propose de tester l'efficacité d'un système de phyto-épuration de ce type, en réalisant un dosage de l'azote total de la matière organique contenue dans les eaux épurées à la sortie du dernier bassin.
On prélève un échantillon d'eau de volume V_{ech} = 20{,}0 mL à la sortie du dernier bassin et on met en œuvre le protocole de dosage de l'azote total par la méthode de Kjeldahl. Le volume d'acide chlorhydrique versé à l'équivalence est V_E = 10{,}3 mL.
Protocole simplifié de dosage de l'azote total Kjeldahl
Minéralisation :
La transformation chimique se fait à une température de 421°C en présence de sulfate de cuivre avec un excès d'acide sulfurique. L'azote contenu dans la matière organique est dégradé sous forme d'ions ammonium \ce{NH4+_{(aq)}}.
Distillation :
Un excès de soude est introduit dans le mélange obtenu après minéralisation pour amener le pH de la solution à 12 et transformer les ions ammonium \ce{NH4+_{(aq)}} en molécules d'ammoniac \ce{NH3_{(aq)}}, qui sont entraînées par la vapeur d'eau lors d'une distillation.
Titrage :
Le titrage de l'ammoniac \ce{NH3_{(aq)}} présent dans le distillat est réalisé par une solution d'acide chlorhydrique \ce{(H_3O^+_{(aq)} + Cl^{-}_{(aq)})}, de concentration molaire Cac égale à 2{,}0 \times 10^{-3} mol.L-1, jusqu'au virage d'un indicateur coloré bien choisi.
Données :
- Numéros et masses molaires atomiques de quelques atomes :
\ce{H} | \ce{N} | \ce{O} | |
---|---|---|---|
Z | 1 | 7 | 8 |
M (g.mol-1) | 1,0 | 14 | 16 |
- pKa de quelques couples acido-basiques à 25°C :
\ce{H2O_{(l)}} / \ce{HO^{-}_{(aq)}} : 14 \ce{H3O^{+}_{(aq)}} / \ce{H2O_{(l)}} : 0 \ce{NH4^{+}_{(aq)}} / \ce{NH3^{}_{(aq)}} : 9,2
-
Zones de virage de quelques indicateurs colorés :
Indicateur | pKa | Couleur acide | Zone de virage | Couleur basique |
---|---|---|---|---|
Orange de méthyle | 3,7 | rouge | 3,2 - 4,4 | jaune |
Vert de bromocrésol | 4,4 | jaune | 3,8 - 5,4 | bleu |
Rouge de méthyle | 5,1 | jaune | 4,8 -6,0 | rouge |
Bleu de bromothymol | 7,0 | jaune | 6,0 - 7,6 | bleu |
Rouge de phénol | 7,9 | jaune | 6,8 - 8,4 | rouge |
Phénolphtaléine | 9,4 | incolore | 8,2 - 10,0 | violet |
- Normes européennes de rejets pour les eaux résiduaires :
Matière en suspension (MES) < 35 mg.L-1
Demande chimique en oxygène (DCO) < 125 mg d'oxygène dissous
Demande biologique en oxygène sous 5 jours (DBO5) < 25 mg d'oxygène
dissous au bout de 5 jours
L'azote total Kjeldahl (NtK) : masse totale d'azote N < 20 mg.L-1
D'après le site www.recycleau.fr
Quelle propriété les transformations chimiques mises en jeu dans la méthode de Kjeldahl doivent-elles toutes avoir pour que l'on puisse doser l'intégralité de l'azote présent dans l'échantillon ?
Comment peut-on justifier le fait que \ce{NH4+_{(aq)}} et \ce{NH3_{(aq)}} forment un couple acide-base ?
Quelle est, alors, la nature de chacune de ces espèces ?
Lors de l'étape de distillation du protocole simplifié de dosage de l'azote total Kjeldahl, pourquoi un pH égal à 8 pourrait-il ne pas convenir ?
Le suivi pH-métrique du titrage de l'ammoniac par l'acide chlorhydrique dans des conditions analogues conduit au tracé du graphe représenté ci-dessous :
Quelle est l'espèce majoritaire dans le bécher au début du titrage ?
Quelle est l'espèce majoritaire dans le bécher à la fin du titrage ?
Par déduction, quelle est l'équation de la réaction chimique support du titrage ?
Quels sont les deux indicateurs colorés que l'on peut utiliser dans la méthode de Kjeldahl ?
Quel est le calcul correct de la quantité de matière d'azote total dans l'eau dosée ?
Par déduction, quelle est la masse d'azote dans l'échantillon dosé ?
Quelle est, alors, la masse d'azote présente dans un litre de l'eau résiduaire ?
Cette eau résiduaire est-elle conforme aux normes européennes en ce qui concerne l'azote total Kjeldahl ?