Leçons de niveau 12

Molécules organiques de la matière colorée/Exercices/Traitement de l’eau d’un bassin d’ornement

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Traitement de l’eau d’un bassin d’ornement
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Exercices no4
Leçon : Molécules organiques de la matière colorée

Exercices de niveau 12.

Exo préc. :Dosage spectrophotométrique d’une solution de Dakin
Exo suiv. :La bouteille magique
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Molécules organiques de la matière colorée/Exercices/Traitement de l’eau d’un bassin d’ornement
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Comme tout être vivant, les poissons ne sont pas à l’abri des maladies. Celle des « points blancs » se rencontre assez fréquemment dans les aquariums et bassins d’eau douce. Cette maladie, due à un parasite, se soigne avec du vert de malachite à condition de respecter rigoureusement les doses et les durées d’exposition préconisées. Dans un parc zoologique, se trouve un bassin d’ornement dans lequel de nombreux poissons ont les symptômes de cette maladie : présence de petits points blancs, état amorphe et irritation.

Un technicien introduit dans l’eau du bassin une solution de vert de malachite. A la fin du traitement des poissons, il souhaite éliminer le vert de malachite restant par ajout de charbon actif dans l’eau. Pour cela, le technicien réalise une analyse de l’eau du bassin pour déterminer la concentration en v ert de malachite.

L’objectif de cet exercice est de trouver la quantité de charbon actif nécessaire à l’élimination du vert de malachite restant dans le bassin.

Données :

  • Le vert de malachite sera noté VM+ ;
  • On considère que seul le vert de malachite absorbe dans le domaine du visible ;
  • Dimensions moyennes du bassin d’ornement contenant les poissons à traiter :
    • Profondeur : h = 0,50 m
    • Largeur : l = 3,0 m
    • Longueur : L = 8,0 m
  • On rappelle que la quantité de matière d’une espèce chimique X, notée n(X), correspond au nombre de moles (paquets) de cette espèce chimique. Lorsque l’espèce chimique est dissoute dans une solution, on peut déterminer sa quantité de matière dans la solution par le produit de sa concentration C et du volume de solution Vsolution :
Formule du vert de malachite
Spectre d’absorption du vert de malachite

Protocole expérimental mis en œuvre par le technicien :

  1. A partir d’une solution aqueuse S0 de VM+ de concentration molaire C0 = 2,2 × 10-5 mol L-1, préparer des solutions diluées 5 fois, 2,5 fois et 2 fois notées respectivement S1, S2 et S3.
  2. Régler le spectrophotomètre pour faire des mesures d’absorbance à une longueur d’onde adaptée au vert de malachite
  3. Insérer une cuve remplie d’eau dans un spectrophotomètre et faire le blanc
  4. Mesurer l’absorbance A des solutions aqueuses étalons de vert de malachite
  5. Mesurer l’absorbance de l’eau du bassin

Résultats des mesures d’absorbance effectuées par le technicien :

Solution S1 S2 S3
Dilution de la solution S0 S0 diluée 5 fois S0 diluée 2,5 fois S0 diluée 2 fois
A 0,35 0,72 0,90

L’absorbance de l’eau du bassin mesurée par le technicien est de Aeau = 0,67.

Le charbon actif en aquariophilie :

Le charbon actif est un composé carboné qui est généralement fabriqué à partir de matières végétales. La structure microporeuse unique de ce charbon le rend idéal pour la filtration et le traitement de l’eau. Chaque grain de charbon actif développe une surface de contact avec l’eau comprise entre 500 et 1 500 m2 par gramme, ce qui est énorme au regarde de son faible volume ! Il acquiert alors une forte capacité de fixation, notamment vis-à-vis des molécules organiques (pesticides, colorants, médicaments…). Pour le traitement de l’eau, le charbon actif se présente sous forme de granulés ou en poudre.

On admet que 1,0 g de charbon actif peut ainsi retenir au minimum 3,0 × 10-5 mol de vert de malachite.

Questions

  1. Donner la formule brute du vert de malachite.
  2. Sur la formule du vert de malachite donnée dans le sujet, entourer et nommer les groupes caractéristiques présents dans la molécule du vert de malachite.
  3. Malgré son nom, le vert de malachite a une couleur assez proche du cyan. Justifier cette couleur perçue du vert de malachite.
  4. Pour quelle longueur d’onde le technicien va-t-il régler le spectrophotomètre afin de mesurer l’absorbance des solutions de vert de malachite ?
  5. Pourquoi le technicien doit-il nécessairement faire « le blanc » avant de faire des mesures avec un spectrophotomètre ?
  6. Déterminer la concentration molaire en vert de malachite des solutions S1, S2 et S3.
  7. Proposer un volume de fiole jaugée et de pipette jaugée permettant de préparer la solution S1 à partir de la solution S0.
  8. Montrer que la loi de Beer-Lambert est vérifiée avec la gamme étalon réalisée par le technicien.
  9. Déterminer le nombre de sacs de charbon actif de 500 g que doit utiliser le technicien pour éliminer le vert de malachite restant dans l’eau du bassin d’ornement.