DOSAGE DE L'OXYGENE DISSOUS METHODE DE
« WINKLER »
Introduction :
D'autre gaz se dissolvent dans l'eau sans s'ioniser, parmi eux,
l'oxygène, l'azote, le méthane.
L'oxygène est le plus important d'entre eux, quand
à ces effets sur les systèmes d'eau. Si l'eau possède un
indice de Langelier négatif (indice de stabilité supérieur
à 6), on la considère comme agressive et l'on s'attend à
un phénomène de corrosion. Cette corrosion toutefois, est
d'ordinaire due à l'oxygène dissous qui attaque librement la
surface de métal brut, lorsqu'elle est en contact avec de l'eau qui ne
peut former une pellicule protectrice de carbonate de calcium.
Définition :
Dans les eaux naturelles, l'oxygène dissous est un facteur
écologique essentiel car sa présence (milieu aérobie)
permet la respiration des êtres vivants aquatiques.
Bien que toujours présent dans l'eau, l'oxygène
n'en est pas pour autant un élément constitutif. Son origine est
soit l'activité photosynthétique des végétaux
aquatiques, soit la dissolution à partir de l'oxygène
atmosphérique, sa teneur est fonction, en particulier, de la
profondeur : extrêmement faible dans les eaux profondes et parfois
proche de la saturation dans les eaux superficielles. La concentration de
saturation dépend quant à elle notamment de la salinité,
de la pression partielle d'oxygène dans l'atmosphère et de la
température (lois de Henry). Ainsi la concentration de saturation en
oxygène diminue avec la température : dans l'eau pure, de
l'ordre de 11 mg/l à 10 °C, 9 mg/l à 2°C. Des tables
permettent de comparer les concentrations d'oxygènes dissous obtenues
expérimentalement avec la solubilité de l'oxygène à
diverses températures, pression ou degrés de salinité.
L'eau absorbe autant d'oxygène que nécessaire pour
que les pressions partielles d'oxygènes dans le liquide et dans l'air
soient en équilibre.
La solubilité de l'oxygène dans l'eau est en
fonction de la pression atmosphérique (donc de l'altitude), de la
température et de la minéralisation de l'eau : la saturation
en O2 diminue lorsque la température et l'altitude
augmentent.
La concentration en O2 dissous est un paramètre
essentiel dans la maintien de la vie, et donc dans les phénomènes
de dégradations de la matière organique et de la
photosynthèse.
C'est un paramètre utilisé essentiellement pour les
eaux de surface. Au niveau de la mer à 20 °C, la concentration en
oxygène en équilibre avec la pression atmosphérique est de
8.8 mg/l d'O2 à saturation.
Une eau très aérée est
généralement sursaturée en O2 (torrent), alors
qu'une eau chargée en matières organiques dégradables par
des micro-organismes « Sont » est sous-saturée.
En effet, la forte présence de matière organique,
dans un plans d'eau par exemple, permet aux micro-organismes de se
développer tout en consommant de l'oxygène.
L'oxygène dissous est donc un paramètre utile dans
le diagnostic biologique du milieu eau.
Principe de la méthode de
WINKLER :
Ø Selon la méthode de WINKLER, on détermine
la quantité d'oxygène dissous dans l'eau à l'aide de la
réaction de précipitation dans l'eau de l'hydroxyde de
manganèse qui absorbe entièrement l'oxygène qui se trouve
dans l'eau pour aussi former de l'hydroxyde manganique.
Ø Cette substance sous l'action de l'acide chlorhydrique
donne du chlorure manganique qui libère l'iode
« I2 » et l'iodure de potassium KI.
Ø Cette méthode est applicable si l'eau ne contient
pas des matières oxydantes ou réductrices, car elles engendrent
des faux résultats.
Réactifs :
-Solution de NaOH et de KI ;
-Solution d'empois d'amidon ;
-Solution de chlorure de manganèse ;
-Acide chlorhydrique (d = 1,19) ;
-Solution de thioulfate sodium.
Mode opératoire :
Ø On rempli complètement d'eau un flacon de 126 ml
muni d'un bouchon rodé.
Ø On laisse l'eau s'écouler pendant un certain
temps en la faisant arriver au fond du flacon par un tube en verre.
Ø On introduit tout près du fond du flacon avec une
pipette à deux traits de 1ml (1ml du mélange (NaOH + KI) puis de
la même façon 1 ml de MnCl2.
Ø On bouche soigneusement le flacon sans faire entrer des
bulles d'air, en humectant au préalable le bouchon.
Ø On retourne plusieurs fois le flacon et on laisse
déposer le précipité d'hydroxyde de manganèse.
Ø Lorsque la partie supérieure du liquide s'est
complètement clarifiée, on débouche et à l'aide
d'une pipette de 5 ml effilée et bien humectée d'eau.
Ø On fait couler 2,5 ml d'acide chlorhydrique.
Ø On referme le flacon et on agite jusqu'à
dissolution totale du précipité.
Ø On transvase le contenu du flacon dans un erlenmeyer et
on ajoute quelques gouttes de l solution d'amidon.
Ø On titre par la solution de thiosulfate de sodium
(0,01N) jusqu'à décoloration totale.
Expression des résultats:
Vo = volume de la prise d'essai.
XO2 : La teneur de la prise d'essai en
oxygène dissous exprimée en mg/l est donnée par la formule
suivante :
XO2 = (V * n * 8000) / V'
V : le nombre de ml de la solution de thiosulfate de sodium
utilisées = 15.55 ml
XO2 = (17.8 * 0.01 * 8000) / 126
XO2 = =
11.30 mg/l d'eau
INTERPRETATION DES RESULTATS :
La première réaction est de la précipitation
de l'hydroxyde de manganésien :
Mn Cl2 + 2NaOH D
Mn(OH)2î + 2 Na Cl
Le précipité hydroïde de manganèse
Mn (OH)2 absorbe l'oxygéné
présent pour donner l'hydroxyde manganique :
Mn(OH)2 + ½
O2 MnO(OH)2
Cette réaction peut donner aussi du Mn(OH)4 au
lieu de MnO(OH)2 mais dans certaines conditions.
Lors de l'ajout de l'acide HCl, l'hydroxyde manganique donne du
chlorure manganique qui précipite I2
MnO(OH)2 + 2 KI + 4 HCl D I2
î + MnCl2 + 2KCl + 3H2O
2
Na2S2O3 + I2 D 2 NaI +
Na2S4O6
3) la mesure de l'oxygène dissous se réalise soit
par iodométrie ou par électrochimie, ces deux méthodes
étant normalisées :
1. La méthode iodométrique proposée par
WINKLER ;
2. La méthode électrochimique.
La méthode
électrochimique :
Elle est basée sur une mesure ampérométrique
(mesure d'un courant électrique) effectué à l'aide d'une
sonde en utilisant un principe galvanique ou polarographique, constitué
d'une cellule fermée par une membrane perméable à
l'oxygène dissous (en Téflon ou polyéthylène) et
contenant l'électrolyte et deux électrodes métalliques.
les problèmes causés par
l'oxygène dissous dans les chaudières :
L'oxygéné toujours présent dans l'eau n'en
est pas élément constitutif, sa volatilité est en fonction
de la température de la solution, de la pression partielle dans
l'atmosphère et de la salinité.
L'oxygéné dissous conserve sa
propriété oxydante soit par une réaction purement
chimique, d'où son importance dans les phénomènes de
corrosion, sa teneur de l'oxygène dans l'eau dépasse rarement 10
mg/l, elle est fonction de l'origine de l'eau, la variation de la teneur en
oxygéné sont dues a la présence des végétaux
des matières organiques oxydables, des organismes aérobies ainsi
que la perturbation des échanges.
Conclusion :
O2 oxyde les sels manganeux en sels manganiques. Ces
derniers peuvent être titrés par le thiosulfate.
Si on prend un échantillon d'H2O usée et
on veut mesurer la teneur en oxygène dissous après l'avoir
reboucher fermement pendant une durée et temps la concentration
d'oxygène sera nulle, cela est dû à ce que tous les
micro-organismes qui se trouvaient dans cette eau aient consommées tous
l'oxygène.
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