Alcalinité de l'eau

L’alcalinité de l’eau se définit comme la somme des charges des acides inactifs (conjugués des bases fortes) tels que Na⁺, Ca²⁺, diminuée de la charge des bases inactives (conjuguées des acides forts) telles que Cl^–, NO₃^–, SO₄^2–.

Par suite de la neutralité électrique de la solution, c'est aussi la somme des charges des bases faibles (carbonate, hydrogénocarbonate, borate, silicate, phosphate, etc.).

L'alcalinité des eaux naturelles résulte de l'altération des minéraux des roches. Ainsi l'altération des feldspaths des granites libère les cations inactifs Na⁺, K⁺, Ca²⁺ alors que les anions (aluminate et silicate) sont des bases faibles et surtout sont incorporés dans des minéraux argileux. De même, les pyroxènes des basaltes libèrent le cation Mg²⁺ et l'anion silicate. La dissolution de la calcite des calcaires fournit l'ion Ca²⁺ inactif et l'ion carbonate CO₃^2– base faible ; elle augmente donc l'alcalinité. Par contre, la dissolution du gypse (sulfate de calcium hydraté), produisant les ions Ca²⁺ et SO₄^2– tous deux inactifs et de charges opposées, ne la modifie pas[1].

L'examen simultané des variations de l'alcalinité et du carbone inorganique dissous (CID), somme des concentrations des ions HCO₃^–, CO₃^2– et de CO₂ dissous, est la façon la plus exacte et la plus simple d'étudier des problèmes tels que l'équilibre calco-carbonique, l'absorption du CO₂ atmosphérique par l'océan et l'acidification de l'eau de mer.

L’alcalinité est mesurée par titrages avec un acide fort (HCl, HNO₃).

Au fur et à mesure du titrage, le pH diminue. Lorsque l’échantillon contient des carbonates, un premier point d'équivalence peut être observé aux environs de pH=8,3. Ce point correspond à la transformation des ions carbonate en bicarbonate. L’alcalinité est mesurée au deuxième point d’équivalence, celui correspondant à la transformation du bicarbonate en acide carbonique. Ce point d’équivalence se trouve aux environs de pH=4,3.

La nitrification et la précipitation de carbonate de calcium diminuent l'alcalinité. La dissolution de carbonate de calcium l'augmente.

Principe et théorie

L'alcalinité d'un échantillon est déterminée par un titrage avec une solution d'acide nitrique.

{\ce {CO3^2- + H+ -> HCO3-}}

{\ce {HCO3- + H+ -> H2CO3}}

Au fur et à mesure du titrage, le pH diminue légèrement. Lorsque l’échantillon contient des carbonates, un premier point d’équivalence peut être observé aux environs de pH=8,3. Ce point correspond à la transformation des ions carbonate et bicarbonate. Cependant, l’alcalinité est mesurée au deuxième point d’équivalence, soit celui correspondant à la transformation du bicarbonate en acide carbonique. Ce point d’équivalence se trouve aux environs de pH=4,3[2].

Titre alcalimétrique

Le titre alcalimétrique (TA) est le volume d’acide exprimé en ml à 0,02 mol/l en ions H₃O⁺ nécessaire pour doser 100 ml d’eau. Cette analyse se fait en présence de phénolphtaléine qui vire de l’incolore au rose-fuchsia à pH=8,2. Le TA s’exprime en degrés français (°f) : 1 °f = 3,4 mg/l d'ion hydroxyde HO^– ou 6,0 mg/l d'ion carbonate CO₃^2–[3].

Titre alcalimétrique complet

Le titre alcalimétrique complet (TAC) correspond au volume d'acide nécessaire pour neutraliser les ions bicarbonate HCO₃^– en complément des ions carbonate CO₃^2– contenus dans 100 ml d'échantillon :

TAC = [HO^–] + 2[CO₃^2–] + [HCO₃^–][4]

Le TAC s'exprime en degrés français (°f) :

1 °f = 3,4 mg/l HO^– (seuls ions hydroxyde si [CO₃^2–]=[HCO₃^–]=0)

1 °f = 6,0 mg/l CO₃^2– (seuls ions carbonate si [HO^–]=[HCO₃^–]=0)

1 °f = 12,2 mg/l HCO₃^– (seuls ions bicarbonate si [HO^–]=[CO₃^2–]=0)

Le niveau guide dans les eaux destinées à la consommation humaine est de 8 °f[5].

Notes et références

« Techniques = L'alcalinité d'une eau, paramètre à suivre de près ! (1 de 2) », sur mediaterre.org (consulté le 6 décembre 2017).
(en) American Public Health Association, APHA Method 2320: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 1992 (lire en ligne).
Randy Holmes-Farley, « Chemistry and the Aquarium: What is Alkalinity? », Advanced Aquarist,‎ 2002.
« L'analyse d'eau en détail », sur dardel.info.
« NF EN ISO 9963-1 - Qualité de l'eau - Détermination de l'alcalinité - Partie 1 : détermination de l'alcalinité totale et composite », sur boutique.afnor.org (consulté le 30 novembre 2017).

Articles connexes

Liens externes

« Norme de qualité de l'eau - Alcalinité », sur dictionnaire-environnement.com

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[1] « Techniques = L'alcalinité d'une eau, paramètre à suivre de près ! (1 de 2) », sur mediaterre.org (consulté le 6 décembre 2017).

[2] (en) American Public Health Association, APHA Method 2320: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 1992 (lire en ligne).

[3] Randy Holmes-Farley, « Chemistry and the Aquarium: What is Alkalinity? », Advanced Aquarist,‎ 2002.

[4] « L'analyse d'eau en détail », sur dardel.info.

[5] « NF EN ISO 9963-1 - Qualité de l'eau - Détermination de l'alcalinité - Partie 1 : détermination de l'alcalinité totale et composite », sur boutique.afnor.org (consulté le 30 novembre 2017).