Des expériences pour percer les secrets de l’eau

Le 26 mars 2025, avec la classe de chimie S7 section française de M. Gilles, nous avons participé à une sortie dans le cadre du “printemps des sciences” à l’Institut Meurice. Cet évènement a lieu chaque année, au printemps et permet à de nombreux jeunes de s’instruire sur la culture scientifique et technologique. Cette sortie avait pour but de nous permettre d’explorer de plus près et de façon plus technique le sujet que nous étions en train d’étudier, les titrages. Les expériences que nous avons menées étaient sur le sujet de la purification de l’eau et l’utilisation du charbons actifs au quotidien.

Les expériences

Nous avons réalisé deux expériences, la première étant de déterminer la dureté d’une eau étudiée et la seconde consiste à déterminer la teneur en chlore de cette eau. Tout d’abord, qu’est-ce que la dureté de l’eau ? La dureté de l’eau (ou teneur de l’eau en calcaire) correspond à la quantité de calcium et de magnésium dissous dans l’eau. Ces deux éléments après une réaction appelée précipitation (lorsque deux solutions réagissent pour créer un solide) forment du calcaire et obstruent les tuyauteries. Plus la quantité de calcium et de magnésium est faible, plus l’eau est “douce”, plus cette quantité est élevée, plus elle est “dure”. La teneur en chlore représente la quantité de chlore présente dans l’échantillon.

1.Détermination de la dureté de l’eau

Dans un premier temps, nous avons essayé de déterminer la dureté de l’eau de trois échantillons différents : un échantillon contenant uniquement de l’eau Chaudfontaine (a subi aucun changement), un autre passé par un filtre Brita et le dernier passé par un filtre contenant du charbon actif. Notre objectif était de constater si les différents filtres d’eau avaient différents effets sur la dureté de l’eau. Nous avons été divisés en trois groupes (un par échantillon d’eau) afin d’être plus efficaces.

Partie expérimentale :

Nous devions effectuer un titrage spécifique appelée : titrage complexométrique à l’EDTA (acide éthylène diamine tétraacétique). Nous avons donc réalisé cette expérience avec trois échantillons différents.

Étapes à suivre :

1. Préparer le titrage en remplissant la burette graduée de la solution d’EDTA avec une concentration de 0,01 mol/L. (s’assurer que le robinet soit fermé)
2. Prendre 50 mL de l’échantillon d’eau dans un erlenmeyer.
3. Ajouter un comprimé qui va servir d’indicateur coloré à l’échantillon et le mélanger jusqu’à la dissolution totale.
4. Ajouter 1mL d’ammoniac concentré SOUS LA HOTTE.
5. Performer le titrage avec l’EDTA.

Il faut observer un virage de couleur de la solution qui passe du rouge au vert. On répète ensuite cette opération deux à trois fois pour s’assurer des données obtenues

Résultats :

Les résultats de la première expérience ont été les suivants :

Essai	Prise échantillon (mL)	Volume moyen d’EDTA (mL)
Sans filtre	50	12,4
Filtre Brita	50	1,06
Charbon actif	50	12,42

Conclusion :

Avec les résultats obtenus lors de la première expérience nous pouvons calculer la concentration totale obtenue par tirage de calcium et de magnésium et la comparer avec les données obtenues avant. On peut donc conclure que le charbon actif dans le filtre ne fait aucune différence sur la dureté totale de l’eau, donc le charbon actif ne joue pas sur les ions. Grâce à la valeur trouvée pour la dureté de l’eau (2,358×10^-3) nous pouvons aussi conclure que l’eau testée est une eau moyennement dure.

2.Détermination de la teneur en chlore

Pour la deuxième expérience, nous allons calculer la quantité de chlore présente dans nos échantillons. Avant d’arriver jusqu’a dans nos robinets, l’eau est traitée pour la rendre potable. En plus d’être entièrement traitée, on ajoute aussi du chlore dans l’eau purifiée afin de la conserver sans bactéries nocives jusque chez nous. La teneur maximale en chlore autorisée en Belgique est de 0.25 mg/L. Pour connaitre la teneur dans nos échantillons, un kit colorimétrique va être utiliser. Il contient de la N,N diéthyl-1,4-phénylènedimine qui forme un composé rose en présence de chlore à un pH entre 5 et 6, plus la concentration sera élevée, plus la couleur sera prononcée.

Partie expérimentale :

Nous avons 2 tubes :

1. Dans le premier on ne rajoute rien
2. Dans le deuxième on rajoute 3 gouttes de réactif n°1 et 3 gouttes de réactif n°2
3. Nous ajouterons ensuite 5 mL d’un des échantillons dans les tubes
4. On agite les 2 tubes et on peut lire la valeur indiquée sur la languette comparatrice du test

On effectue le même protocole pour chaque échantillon

Si on veut vérifier notre résultat, on peut aussi ajoutez 3 gouttes de réactif n°3 dans le tube qui contient déjà les autres réactifs, on mélange et on attend 2 minutes. On peut alors à nouveau lire la valeur sur la languette comparatrice et comparer les résultats.

Résultats :

	Eau non filtrée	Eau filtrée Brita	Eau filtrée au charbon actif
1ère lecture (réactifs 1,2)	0.6	0.2	0.2
2ème lecture (réactifs 1,2,3)	0.6	0.2	0.2

Conclusion :

On peut conclure que le chlore qu’il y avait dans l’eau est absorbé par le charbon actif. La Brita retient et enlève le calcium et le magnésium présents naturellement dans l’eau et qui sont essentiels pour notre organisme.

Une journée très enrichissante

Nous avons passés une très belle matinée, accompagnés par M. Gilles et toute la classe. Les expériences étaient une réussite et nous espérons voir une partie des élèves de la classe rejoindre l’Institut Meurice l’année prochaine. Cela a été un vrai plaisir de pouvoir découvrir une partie des activités proposées durant le “printemps des sciences”.

Classe de chimie S7 section française / EEB1 Uccle