Conductivité théorique et mesurée

[fredele]

Bonjour !

Voilà, je suis aquariophilie.
J' ai pris l' étiquette d' une bouteille d' eau minérale d' EVIAN pour avoir les différents ions présents dans cette eau, à savoir :
Calcium
Magnesium
Sodium
Potassium
Bicarbonates
Sulfates
Chlorures
Nitrates

L' étiquette me précise la composition en mg/L.
Avec cette donnée, croisée avec les masses molaires et les conductivité ionique, j' ai trouvé une conductivité théorique de 640 uS.cm-1.
Or, si on la mesure, la conductivité est de 570-510 selon les sources.

J' ai remarqué que le bicarbonate (40%), le calcium (36%) et le magnésium (16%) donnent 92% de la conductivité totale.



Mes questions :

Est-il valide de procéder ainsi pour calculer une conductivité théorique d' une eau dont la composition ionique est connue ?
Si oui, d' où vient la différence entre la mesure et le calcul ( 640 - 570 = 70 uS) ?

Enfin, nous disposont de tels données sur la composition ionique d' eaux naturelles de l' amazone t tentons d' en extrapoler la conductivité selon l' exemple ci-dessus. Est-ce valide comme procédé ?

[brusicor02]

Bonjour,

La composition des eaux ne donne pas tous les ions contenus, seulement les principaux. Déjà à partir de cela, cela semble assez hasardeux.
Egalement un point : une eau est exposée à l'air, donc à la dissolution de dioxyde de carbone et une acidification de l'eau. Je vois que vous avez négligé la conductivité des ions associés au pH.

[fredele]

J' ai remarqué que le taux de bicarbonates tiens un rôle très important dans ce calcul : de l' ordre de 40%.
Or, en aquariophilie, on cite très souvent ce graphe.

Sachant que l' Evian a un pH de 7,2, serait-t-il possible d' en parfaire le calcul ci-dessus ?
Le pH me permet d' avoir la concentration en H3O+ si j' ai bien compris.
pH = -log[H3O+]
[H3O+]= 10^(-pH)] = 10^-7,2 mol/L =6,31E-008 mol/L
La conductivité ionique de H3O+ est de 35 mS.m2mol-1
Si je rajoutes une ligne à mon tableau avec cela, les changements sont infimes ... je suppose que je me trompe ?

J' aurais aimé tenter le calcul jusqu'au bout, ne serais-ce que pour invalider définitivement un calcul théorique de la conductivité, sachant que je dispose pour les eaux dont je souhaiterais calculer la conductivité une composition bien plus détaillée que celle-ci.

[darrigan]

Bonjour,
Ton problème est très intéressant
Sur le graphe, à pH = 7,2, tu vois que le bicarbonate existe à 85% (environ) sous forme HCO3–, car une partie s'est transformée en CO2.
Mais ça ne doit rien changer à ton calcul, car je pense que la quantité donnée sur l'étiquette est la quantité réellement présente d'hydrogénocarbonate.
Il y a probablement des ions qui ne sont pas indiqués sur l'étiquette.

[fredele]

Oui, je pense aussi que le CO2 dissout est pris en compte.
Moi, j' en conclue qu 'on ne peut pas trop, par théorie, établir une conductivité théorique par calcul, même si cela donne une idée.
J' aurais essayé au moins !

[Maurice]

Je ne crois pas vraiment à l'argumentation de RuBisCo qui dit que l'analyse ne mentionne que les ions principaux. Certes il y en a en effet probablement d'autres, comme le fer, le manganèse et le fluor. Mais leur teneur doit être très très faible, et en tout cas bien inférieure à celle des ions dont la teneur est la plus faible dans l'analyse publiée.

Un élément qui me pousse à croire que la teneur en ions étrangers doit être très faible est le petit calcul stoechiométrique suivant. Si on fait la somme de toutes les moles d'ions positifs, et celle de toutes les moles d'ions négatifs, on arrive exactement au même résultat : 0.00611 mole d'ions. C'est un argument pour dire que s'il y a d'autres ions, ils sont en très petite quantité. Et si l'un de ces ions est un métal, ce n'est ni un chlorure, ni un sulfate, ni un nitrate, ni un bicarbonate de ce métal. Cela devient extrêmement improbable.

Ce dont je me méfierais davantage, c'est d''une chose dont on ne parle jamais : c'est le fait que le calcium est partiellement présent sous forme de molécules non dissociées en solution. Eh oui ! J'en veux pour preuve les mesures que j'ai régulièrement faites en classe avec des solutions saturées de CaSO4. Si on calcule la solubilité à partir du produit de solubilité de CaSO4, on trouve une solubilité qui est toujours trois fois plus faible que celle déterminée par titrage du Calcium à l'EDTA. Trois fois ! Cela vient du fait qu'une partie importante du CaSO4 se dissout sans se dissocier, aussi étrange que cela paraisse. Et il y a aussi des ions Ca(OH)+ en solution.

[fredele]

Merci pour ta réponse Maurice.
J' avais effectivement rajouté dans mes petits calculs la balance ionique.
J' ai 6,10 pour cations et 6,24 pour les anions, si je me suis pas trompé.
La conductivité molaire ionique pour les ions qui manquerait serait assez élevées (puisque Fer,Cu,Manganèze,etc) mais en quantité non significative pour vraiment changer le calcul : là, je pense comme vous.

Le problème, c' est que les mesures via conductimètre sont en-deça de mes valeurs.
J' ai répété l' opération sur d' autres eaux que la Evian (Volvic notamment) et systématiquement je suis au-dessus.
Je pense que la mesure est influencé par la dissolution de CO2 quand on verse l' eau dans un récipient pour la mesure et qui provoque son acidification, comme dit RuBisCO.

Je suis quasi certain qu'ils doit bien y avoir quelques de molécules non dissociées aussi, mais en quelque quantité, je n' ai strictement aucune idée ! Pour les sulfates, ce sont des ions majoritaires, mais on ne s' en occupe jamais en aquariophilie (sauf erreur - on mesure : Ca, Mg, bicarbonates, nitrates,nitrites, parfois le couple ammoniac/ammonium,phosphates).

Bon, je me doutais depuis le départ que ce n' est pas possible, ce serait trop simple. Il y a trop d' intrications pour mettre en équation la chose aussi simplement.