Mesure du TH

BUT DU TRAVAIL :

Ce travail a pour but la détermination de la concentration des cations Ca2+ et Mg2+ (titre hydrométrique
(TH)) dans une eau.

PARTIE THEORIQUE :

L'eau est composée de nombreux éléments minéraux et organiques. Sa richesse en minéraux est fonction de
la composition des sols qu'elle traverse.

La qualité de l’eau utilisée ne retient pas toujours l’attention, mis à part les cas extrêmes de pollution. Pourtant
l’eau de source peut renfermer un grand nombre d’ions en concentrations importantes.

D’une manière générale, les corps dissous les plus gênants sont les hydrogénocarbonates de calcium et de
magnésium (Ca2+, 2HCO3-) et (Mg2+, 2HCO3-). Ces deux corps sont solubles mais se décomposent en carbonates
insolubles (précipités) dès que l’eau, contenant ces derniers, est chauffée.

Dureté d’une eau :

La dureté d’une eau ou titre hydrotimétrique (TH) représente la concentration en sels de calcium ou de
magnésium dissous ; ces corps sont des hydrogénocarbonates ou des sulfates auxquels il faut ajouter parfois des
chlorures.

Les teneurs en ions des eaux s’expriment en mg.L-1 alors que leur dureté est donnée en degrés hydrotimétriques
français. Un degré français (°f) correspond à 10-4-1 de cations divalents. On peut donc déterminer la dureté totale
(expression de la teneur en Mg2+ et Ca2+), magnésienne (expression de la teneur en Mg2+) ou calcaire
(expression de la teneur en Ca2+).
Elle est mesurée par le "Titre Hydrotimétrique" (TH). Cette grandeur est souvent exprimée en degrés français
(°F) : 1°F équivaut à 10 mg/l de carbonate de calcium. Plus l'eau est riche en calcium et magnésium, plus elle est
dure.

Remarque : D’autres unités permettent d’exprimer la dureté d’une eau. Les degrés hydrotimétriques allemand
et anglais peuvent être reliés aux degrés français de la manière suivante : 1°f = 0,56° allemand = 0,70° anglais
Lorsque l’on connaît la dureté totale d’une eau, on peut déterminer à quel type elle appartient

On peut définir 3 types de duretés :

1) Dureté totale DT ou titre hydrotimétrique TH :

Concentration Totale des cations Ca++ et Mg++.
2) Dureté permanente DP :
Concentration des sels de calcium et de magnésium à l’exception des hydrogénocarbonates.
La mesure s’effectue sur un échantillon d’eau dont les hydrogénocarbonates ont été éliminés au cours d’une
Ébullition prolongée, suivie d’une filtration.
3) Dureté Temporaire Dtemp :
Concentration des hydrogénocarbonates de calcium et de magnésium.
Dureté totale :
Dtemp = DT – DP
Détermination de la dureté totale
Pour doser l’ensemble des ions Ca2+ et Mg2+, on utilise une réaction de complexation de ces ions par l’Acide
Ethylène Diamine Tétraacétique (EDTA). L’équivalence de ce dosage est marquée par le virage de couleur de la
solution en présence d’un indicateur coloré le noir d’ériochrome T (NET).

Remarques :

- Pour éviter les problèmes de précipitation de ces ions on travaille à un pH = 10 grâce à l’ajout dans la
solution à doser d’une solution tampon ammoniacale.
- Pour mieux repérer le virage de couleur, on réalisera 2 solutions témoins, l’une qui aura la couleur de la
solution avant l’équivalence et l’autre la couleur de la solution après l’équivalence.
- Cette dureté peut se mesurer rapidement avec des bandelettes test (voir kit pour analyse de l’eau d’un
aquarium). On utilise alors une unité allemande, le °GH, telle que :
°GH = 0,56.°TH (donc °TH = 1,78.°GH)

B. Indicateurs colorés

Ce sont également des agents complexants dont la couleur change en fonction de la présence ou de l’absence de
certains ions en solution.

1. Le Noir Eriochrome T (NET) :

Cet indicateur permet le dosage simultané des ions Ca2+ et Mg2+.
Il peut fixer les ions Ca2+ et Mg2+ en présence desquels il est rouge-bordeaux au pH du dosage.
Lorsque tous les ions Ca2+ et Mg2+ sont chélatés par l’EDTA, il vire au bleu.

MODE OPERATOIRE :
 On prend deux échantillons de 100[ml] d’eau de robinet à analyser. On leurs ajoute 5[ml] de solution
tampon ammoniacal (pH=10) et une petite quantité de chromogène noire jusqu’à obtention d’une coloration
visible.

Titrer les solutions obtenues avec du complexons III (EDTA) à 0,1[N] jusqu’au virage de la coloration du rose au
bleu.

Le titrage doit se faire avec précaution.

On calcul la dureté totale pour chaque mesure comme suit :

V i⋅N
D i= ⋅1000 [m. eq/l ]
V

Puis on calcule la dureté moyenne comme suit :

D1 + D2
D moy = [ m. eq/l ]
2

PARTIE CALCULS :

Les résultats de la manipulation sont inscrits dans le tableau ci-dessous :

V1 [ml] V2 [ml]
17 16,8
V 1⋅N 17⋅0,05
D1= ⋅1000= =8,5[ m. eq/l ]
 Calcul de D1 : V 1000
V ⋅N 16,8⋅0,05
D2 = 21 ⋅1000= =8 . 4 [m. eq/l ]
 Calcul de D2 : V 1000
D + D 8,5+ 8,4
Dmoy = 1 2 = =8,45[ m. eq/l ]
 Calcul de Dmoy : 2 2

CONCLUSION :

Etant donné que cette eau a une dureté de 8,45 [m.eq/l], ce qui correspondre à 44,375°F. On peut dire que cette
eau est très dure.

EXTRAIT SEC :
BUT DU TRAVAIL :

Ce présent travail a pour but la détermination de la concentration de la matière sèche

dissoute (Extraits sec) dans une eau potable (eau de robinet).

PARTIE THEORIQUE :
L'extrait sec total ou matières sèches totales est l'ensemble de toutes les substances qui, dans des conditions
physiques déterminées, ne se volatilisent pas. Ces conditions physiques doivent être fixées de telle manière que les
substances composant cet extrait subissent le minimum d'altération.

Les matières en suspension totales (MST) comprennent des particules organiques et

minérales transportées dans la colonne d’eau. Les MST sont étroitement liées à l’érosion des
terres et à l’érosion du lit des cours d’eau. Elles peuvent présenter des variations extrêmes, allant
de 5 mg/L à 30 000 mg/L dans certains cours d’eau. La valeur des MST est non seulement une
mesure importante de l’érosion dans les bassins hydrographiques, mais elle est aussi étroitement
liée au transport par le réseau fluvial d’éléments nutritifs (plus particulièrement le phosphore), de
métaux et d’un large éventail de produits chimiques industriels et agricoles.

les MST sont principalement formées de petites particules minérales. Elles correspondent
souvent à la mesure de la turbidité, qui n’est généralement pas mesurée précisément. Un taux
élevé de MST (>1000 mg/L) peut avoir une grande incidence sur l’utilisation de l’eau en limitant
la pénétration des rayons solaires et peut diminuer la durée de vie utile du réservoir à cause de la
sédimentation des particules en suspension. La teneur en MST et les fluctuations sur ce plan
influent sur les organismes aquatiques, depuis le phytoplancton jusqu’aux poissons. Les MST, en
particulier quand les particules en cause sont petites (< 63 m), transportent bien des substances
qui sont dangereuses ou toxiques. Par conséquent, les particules en suspension sont souvent le
principal véhicule de ces polluants vers les lacs et les zones littorales des océans, où ils se
déposent.

Dans les bassins hydrographiques où l’érosion constitue un problème majeur, les solides en
suspension peuvent recouvrir le lit du cours d’eau, détruisant l’habitat du poisson.
Définitions

 Teneur en eau : c’est la quantité d’eau exprimée en pourcentage contenue dans un composé solide ou liquide.

 Matières sèches (ou extrait sec) : il s’agit du produit résultant de la déshydratation (élimination de l’eau) d’un composé
solide ou liquide. On l’exprime en g /100 g pour un produit solide.

Principe

La matière sèche obtenue après déshydratation d’un produit est composée de substances minérales (calcium, magnésium,
chlorures…), mais aussi elle peut contenir de substances organiques (glucides, lipides, protides, acides nucléiques). Il s’agit
de molécules complexes constituées majoritairement des éléments C, H, O et N.

Un chauffage puissant au four à 150°C permet la destruction et l’élimination totale des matières organiques qui se trouvent
totalement dégradées en matières minérales qui s’échappent du creuset sous forme gazeuse, c’est la

Minéralisation.

minéralisation
Il reste alors dans le creuset les sels minéraux sous forme de cendres blanches.

PARTIE EXPERIMENTALE :

On prend un creuset en porcelaine et on le pèse à vide (m1). On verse 100[ml] d’eau de robinet.
Puis cette eau et chauffée jusqu’à sa disparition complète et on repèse le creuset (m2).

On calcule la quantité de matière dissoute comme suit :

4
m=( m1 −m 2 )⋅10 =[ mg/l ]

Où : m – masse de la matière sèche.

PARTIE CALCULS :

m1 = 80,24[g]

m2 = 80,27[g]

Calcul de la masse de la matière dissoute : m = (80,27 – 80,24) *104 = 300[mg/l].

CONCLUSION :

Effectivement, cette eau contient des matières sèches (Extraits sec) dissoutes de concentration
300 [mg/l].

TA et TAC :
BUT DU TRAVAIL :
Le titre alcalimétrique ou TA sert à doser les hydroxydes et la moitié des carbonates.

Tandis que le titre alcalimétrique complet TAC sert à doser la quantité des hydroxydes ,des carbonates et des
bicarbonates .donc le but de travail c’est la détermination des titres TA et TAC d’une eau .

Ce travail a pour but la détermination du titre alcalimétrique (TA) et le titre alcalimétrique

complet d’une eau de robinet.

PARTIE THEORIQUE :
L’alcalinité totale ou TAC (capacité d’acide / TAC ) est la capacité d un echantillon d eau à neutraliser l’acide à
un pH donnée . cette mesure est tres importante pour determiner les caracteristiques corrosives dune eau, dues
principalement aux ions d hydroxyde, de carbonate et de bicarbonate. Il a une importance fondamentale
dans la connaissance de la capacité d'entartrage de l'eau et dans le traitement des eaux de
chaudières vapeur.

L'alcalinité se mesure par la neutralisation d'un certain volume d'eau par une solution diluée d'un
acide minéral. Le point d'équivalence étant déterminé par des indicateurs colorés

Titre TA : titre alcalimétrique simple : (incolore 8,2 < pH < 9,9 rose)
Le TA mesure la totalité des bases libres :

OH–, une des valences des ions carbonates CO (et éventuellement une des valences des ions phosphates PO4
3–
).On le mesure par dosage par une solution titrée d'acide en présence de phénolphtaléine (défini comme le
volume d’acide fort, de concentration égale à 0,1 mol.L-1, nécessaire pour doser 100 cm3 de cette
eau en présence de phénolphtaléine) .Si le pH d'une eau est inférieure à 8,2, la phénolphtaléine est incolore
et le TA est nul.

TA = [OH-] +0. 5[CO32-] avec [X] en meq.l-1

TA = [OH-] + [CO32-] avec [X] en mmol.l-1

Titre TAC : titre alcalimétrique complet : (jaune 3,8 < pH < 5,4 bleu)
Le TAC mesure l’ensemble des anions suivants : OH– , CO32– et HCO3– (éventuellement PO etHPO42– ainsi que HSiO3–
pour certaines eaux naturelles). La mesure du TAC se fait par dosage par une solution titrée d'acide en présence
d'hélianthine ( est défini comme le volume d’acide fort, de concentration égale à 0,1 mol.L-1,
nécessaire pour doser 100 cm3 de cette eau en présence du méthyl-orange).
Si le pH d'une eau est inférieure à 8,2, le TA est nul et le TAC mesure la concentration en ions bicarbonate HCO 3–.

TAC = [OH-]+[CO32-]+[HCO3-] avec [X] en meq.l-1

TAC = [OH-]+2.[CO32-]+[HCO3-] avec [X] en mmol.l-1
Principe :

Les mesures sont réalisées en neutralisant un certain volume V d’eau par de l’acide sulfurique ou chlorhydrique de
normalité Na0, en présence de phénolphtaléine pour le TA et en présence d’hélianthine pour le TAC.
Soit V’ le volume d’acide versé lors du virage de la phénolphtaléine, et soit V’’ le volume de ce même acide versé lors du
virage de l’hélianthine.
L’équivalence, pour une réaction acido-basique, est obtenue pour N a.Va = Nb.Vb soit ici : N.V’ et N2.V0 = Na.V’’ ,
où N1 représente le TA et N2 le TAC en éq.L-1.

L'apport d'acidité est neutralisé par les ions alcalins constitutifs du TA et du TAC. Lorsque le pH
atteint la valeur de 8,3 la totalité des ions hydroxyles et la moitié des ions carbonates ont réagi,
pour le pH de 4,5 la totalité des ions carbonates et hydrogéno-carbonates sont neutralisés.

Pour déceler les pH de neutralisation on utilise des indicateurs colorés :

la phénol-phtaléine pour le pH de 8,3 : passage du rose à l'incolore,

. l'hélianthine (ou méthyl-orange), pour le pH de 4,5 : passage du jaune à l'orangé.

Domaine d'application :

C’est une méthode par la détermination titrimétrie de l’alcalinité.

Elle est destinée à analyse de l’eau naturelle et traitée de l’eau résiduaire et peut être directement utilisée pour les eaux
ayant une concentration d alcalinité jusqu’ à 20 m Mol/l pour les échantillons contenant des concentrations supérieurs d
alcalinitè,il convient de prendre un portion d’essai plus faible pour l’analyse , la limite inférieure est de 0.4 m mol /l.

MODE OPERATOIRE :
On prend un échantillon de 100[ml] d’eau de robinet et on lui ajoute quelques gouttes de
phénolphtaléine :

 S’il n ya Pas de changement de couleur, on dit que le TA est nul (pas d’ion d’hydroxyde).
 S’il y a une coloration orange, on titre l’échantillon avec une solution d’acide
chlorhydrique à 0,1[N] jusqu’à la décoloration. On note le volume (V1) de HCl versé et on
calcule le TA comme suit :
TA=5⋅V 1

On reprend le même échantillon et on lui ajoute quelques gouttes du méthyl-orange (coloration

en jaune) et on titre à nouveau avec le HCl jusqu’à l’apparition d’une couleur orange. On note le
volume (V2) de HCl versé et on calcule le TAC comme suit :
TAC=5⋅( V 1 +V 2 )

V1 : volume d’HCL du 1er dosage

V2 : volume d’HCL du 2eme dosage

PARTIE CALCULS :

Les résultats de l’expérience sont inscrits dans le tableau ci-dessous :

V1 [ml] V2 [ml]
0.2 3,2
 Calcul de TA : TA=5⋅0 .2=1 °ƒ
 Calcul de TAC : TAC=5⋅( 0 .2+3,2 )=17 °ƒ
CONCLUSION :

La dureté de cette eau est de 16 °ƒ. Cela donne les valeurs des concentrations des ions
hydroxydes, carbonates et hydrogénocarbonates :
 Test Au Marbre :
But de travail :
Le but de ce tp est le contrôle de la stabilité dune eau, son agressivité ou son pouvoir entartrant.

PARTIE THEROQUE :

Une eau dure présente des inconvénients d'ordre domestique en raison de la précipitation du calcaire
(carbonate de calcium). On peut éviter la formation de tartre en éliminant le calcium par adoucissement ou
osmose inverse. En outre, le calcaire diminue l'efficacité des détergents. Les doses conseillées sur le mode
d'emploi des lessives sont valables pour une eau moyennement dure (environ 15 degrés français) et doivent être
diminuées (augmentées) si l'on utilise une eau plus douce (dure).

L'agressivité d'une eau est son aptitude à dissoudre le calcaire, liée à la présence dans l'eau de gaz carbonique
excédentaire (gaz carbonique agressif).

La dissolution du calcaire se poursuit jusqu'à l'obtention de l'équilibre calco-carbonique. Une eau agressive ne
peut pas former de dépôt calcaire.

L'agressivité d'une eau diminue à mesure que sa température s'élève.

L'agressivité de l'eau est mesurée par l'essai au marbre. (ne pas confondre avec corrosivité).
Réactif :

Marbre blanc chimiquement pur et finement pulvérisé.

Principe :

Lorsqu'une eau atteint son équilibre, elle peut, soit déposer des sels : elle est alors dite “ incrustante ou entartrant
e ”, soit en fixer : elle est alors dite “ agressive ”. L'essai au marbre a pour but de déterminer cette propriété. Si
elle ne manifeste aucune de ces propriétés, elle est dite “ inactive ”.

MODE DOPERATOIRE :

On prend un échantillon d’eau (100ml) dont en mesure préalablement le TAC et le pH,

soit TAC1 et PH1. On rajoute dans le même échantillon un peu de poudre de craie et on fait une
agitation magnétique pendant 15 min. Puis on détermine à nouveau le TAC et le pH, soit les
valeurs trouvées TAC2 et PH2.

Si :

1. TAC2>TAC1 et PH2>PH1 => eau agressive

2. TAC2<TAC1 et PH2<PH1 => eau incrustante
3. TAC2=TAC1 et PH2=PH1 => eau inerte

PARTIE ET CALCULS :

1- pas de couleur donc TA=0 °ƒ

2- TAC1 = 5(0,2+ 3,2) = 17 et pH=8,42

3- TAC2 = 5(0,3 + 7) = 36.5 et PH=8,68

Donc:

TAC2 > TAC1 et PH2 > PH1 d'où l'eau est agressive.

CONCLUSION :

On ajoutant de la poudre craie à l’échantillon, on a augmenté son agressivité. Cela est dû à la

composition de la craie qui est essentiellement constitué de calcium.