La Dureté de l’eau

 

Pourquoi une eau dure ?

 

Au cours de son acheminement dans le sol, l'eau se charge naturellement en sels minéraux.
Les teneurs en calcaire et magnésium dépendent de la nature des couches géologiques avec lesquelles l'eau s'est trouvée en contact.

 

Qu’est-ce que c’est ?

 

Une eau est dite "dure" ou "calcaire" lorsqu'elle est riche en sels de calcium et de magnésium ; c'est le cas des eaux ayant traversé des roches calcaires.

 

En termes chimiques, le calcaire est un carbonate de calcium, c'est-à-dire un composé de l'ion calcium (Ca2+) et de l'ion carbonate (CO32-). La molécule finale, électriquement neutre est donc composée d'ions calcium (chargés en positif) et d'ions carbonates (chargés en négatif).

Quelle unité utilise-t-on ?

 

La dureté s'exprime par le titre hydrotimétrique (TH) mesuré en degrés français (°F).

Un degré français correspond à 4 mg/l de calcium ou à 2,4 mg/l de magnésium ou 10 mg de calcaire..

Plus le TH est élevé, plus l'eau est "dure" ou "calcaire".

Les eaux sont classées en fonction de leur TH :
0 à 6 degrés = eau très douce
6 à 15 degrés = eau douce
15 à 30 degrés = eau moyennement dure
> 30 degrés = eau dure.

Comment mesure-t-on la dureté d’une eau ?

 

Il existe plusieurs techniques pour connaître la dureté d’une eau, selon la précision recherchée.

Il est aisé de reconnaître, avec peu de matériel, la nature de son eau : Avec une eau douce, le savon mousse et on a du mal à se débarrasser du savon. Au contraire, une eau dure (calcaire) élimine très vite le savon et même donne des mains un peu rêches après lavage. Cette méthode a l’avantage d’être rapide mais reste peu précise même en utilisant une échelle de dureté.

La méthode suivante pourrait être réalisée dans un laboratoire de chimie. Elle nécessite du matériel et des produits particuliers. Cette méthode, précise, a l’inconvénient de ne pas être « transportable ».

La dureté d’une eau n’est pas uniquement un souci de chimiste fou. Une eau dure présente certains inconvénients domestiques :

Elle est responsable du dépôt de calcaire dans les canalisations ( phénomènes d'entartrage des tuyaux ) et les dispositifs industriels et ménagers utilisant l'eau chaude ( la vaisselle, les verres, équipements électroménagers – fer, machine à laver…- ). Lorsque les résistances électriques sont entartrées, l'efficacité des appareils diminue et les consommations d'énergie et de produits augmentent. Ce n'est ni économique ni écologique.

Il existe donc des kits permettant d’analyser une eau contenant, entre autres, des tests de dureté.

 

 

 

 

Dureté d'une eau :

étude qualitative

 

Matériel nécessaire :

    • eau distillée
    • eau(x) à tester
    • tubes à essai
    • solution alcoolique de savon

 

Mode opératoire :

  • Dans un tube témoin, verser 10 ml d'eau distillée et dans un autre tube 10 ml de l'eau à analyser.
  • Rajouter dans chaque tube 5 gouttes de solution alcoolique de savon.
  • Secouer énergiquement les tubes de la même manière en les bouchant avec le pouce et en utilisant les deux mains.
  • Mesurer la hauteur de la colonne de mousse formée.
  • Évaluer grâce à la quantité de mousse formée, la dureté de l'eau par rapport à celle de l'eau distillée.
  • Remarque : on peut réaliser une échelle de dureté avec des solutions à concentrations différentes de carbonate de calcium.

Technique proposée par M. Hervé Froissard Cité Scolaire Internationale, Lyon 07

http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/ress/epuration/eau_dur.html

 

Dureté de l'eau :

étude quantitative

Dans l'eau, les principales substances dissoutes sont des gaz : dioxygène et dioxyde de carbone, et des ions : sodium, potassium, magnésium, calcium, hydronium, chlorure, hydroxyde, sulfate, hydrogénocarbonate, nitrate et hydrogénophosphate.

On se propose ici de déterminer les duretés totale, permanente, calcique et magnésienne d'une eau minérale. 

Liste du matériel

·         2 béchers de 250 mL

·         2 éprouvettes de 100 mL

·         Burette de 25 mL + support

·         1 pipette de 10 mL + 1 pipette de 20 mL

·         Verre à pied

·         Agitateur magnétique et barreau aimanté

·         Plaque chauffante

·         Balance

·         Système de filtration : erlenmeyer, entonnoir, papier filtre

Liste des produits

·         Eau de Contrex

·         Solution de soude C ~ 2,5 mol/L

·         Solution d'oxalate d'ammonium à 2 % (20 g/L)

·         Tampon ammoniacal à pH ~ 10

·         Solution d'EDTA à C ~ 10 mmol/L

·         NET

·         Patton et Reeder

·         Papier pH

·         Solution de MgY2-

burett_bech_agit.gif (1961 octets)Principe

Il sera réalisé les opérations permettant de déterminer les duretés totale, permanente, calcique et magnésienne.

Dureté totale. Concentration totale en ions calcium et magnésium. S'effectue par un dosage par l'EDTA à pH = 10, en utilisant le NET comme indicateur.

Dureté permanente. Concentration en ions calcium et magnésium après précipitation des carbonates. Le dosage s'effectue comme précédemment après une ébullition prolongée et filtration.

Dureté calcique. Concentration en ions calcium. S'effectue par un dosage par l'EDTA à pH > 12, pour faire précipiter l'hydroxyde de magnésium, et en utilisant Patton et Reeder comme indicateur.

Dureté magnésienne. Concentration en ions magnésium. S'effectue par un dosage par l'EDTA à pH = 10, après avoir fait précipité l'oxalate de calcium et filtré, et en utilisant le NET comme indicateur.

Mode opératoire

Détermination de la dureté totale

·        Réaliser le dosage dans un bécher de 250 mL, dans lequel on verse la prise d'essai de 10 mL d'eau de Contrexeville, 10 mL de solution tampon à pH = 10, m = 0,2 g de NET (une petite pointe de spatule) et 10 gouttes de solution de MgY2-.

 

Détermination de la dureté permanente

·        Placer dans un bécher de 250 mL, la prise d'essai de 25 mL d'eau de Contrexeville.

·        Placer le bécher sur une plaque chauffante et porter à ébullition pendant 20 min.

·        Laisser refroidir.

·        Filtrer sur un erlenmeyer (bien égoutter mais ne pas rincer).

·        Ajouter dans l'erlenmeyer (filtrat) 5 mL de tampon à pH = 10, m = 0,2 g de NET (une petite pointe de spatule), 10 gouttes de solution de MgY2-, et effectuer le dosage.

Détermination de la dureté calcique

·        Réaliser le dosage dans un bécher de 250 mL, dans lequel on verse la prise d'essai de 10 mL d'eau de Contrexeville, 2 mL de solution de soude à 2,5 mol/L (vérifier que pH > 12),  m = 0,1 g de PR (une petite pointe de spatule).

Détermination de la dureté magnésienne

·        Placer dans un bécher de 250 mL, la prise d'essai de 25 mL d'eau de Contrexeville, 2 mL de solution d'oxalate d'ammonium à 2%.

·        Agiter et attendre quelques minutes.

·        Filtrer sur un erlenmeyer (bien égoutter mais ne pas rincer).

·        Ajouter dans l'erlenmeyer (filtrat) 5 mL de tampon à pH = 10, m = 0,2 g de NET (une petite pointe de spatule), 10 gouttes de solution de MgY2-, et effectuer le dosage.

 Tous droits réservés, Xavier Bataille, janvier 2000

http://chimie.scola.ac-paris.fr/sitedechimie/chi_exp/dosage_complexo/durete_eau.htm

 

 

Dureté d’une eau :

Test  calcium

 

Mode opératoire :

 

  • Rincer le récipient à essais avec l’eau à analyser et le remplir jusqu’au repère de 5 mL.
  • Immerger dans l’eau la languette de test pendant 1 seconde, éliminer l’excès d’eau et la poser, face de test au-dessus.
  • Ajouter une goutte de réactif n°1 dans l’eau et agiter.
  • Ajouter dix gouttes de réactif n°2 dans l’eau et agiter.
  • Immerger la languette de test dans la solution pendant 45 secondes.
  • Sortir la languette en éliminant l’excès de solution et comparer la couleur avec l’échelle de couleur fournie sur le tube.

 

Dureté d’une eau :

Laboratoire d’analyse pour l’aquariophilie

Mode opératoire :

  1. Dureté totale

Ø      Rincer le récipient à essais avec l’eau à analyser et le remplir jusqu’au repère de 5 mL.

Ø      En agitant, ajouter goutte à goutte la solution de titrage, jusqu’à ce que la couleur rouge de l’échantillon d’eau vire au bleu. Compter le nombre de gouttes. Une goutte = 1,8° F

  1. Dureté carbonatée ( concernant uniquement les sels de l’acide carbonique )

Ø      Rincer le récipient à essais avec l’eau à analyser et le remplir jusqu’au repère de 5 mL.

Ø      En agitant, ajouter goutte à goutte la solution de titrage, jusqu’à ce que la couleur bleue de l’échantillon d’eau vire au jaune. Compter le nombre de gouttes. Une goutte = 1,8° F