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On peut recommander ce système à l'aquariophile débutant à condition qu'il
combine ce système à une électrovanne programmable et surtout à un pH-mètre
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Bac S 2016 Pondichéry Correction © HYPERLINK "http://labolycee.org" http://labolycee.org
EXERCICE III : ADAPTATION DU pH DE LEAU DUN AQUARIUM (5 POINTS)
1. pH = log [H3O+]
Dans la solution « pH minus », on a [H3O+]0 = 3,0 mol.L-1.
Diluée 50 fois, on obtient une solution de concentration en ions oxonium [H3O+] = EMBED Equation.DSMT4
pH = log EMBED Equation.DSMT4
pH = log 6,0×102 = 1,2
Cette solution est très acide.
2.1. H2CO3(aq) + H2O(l) EMBED Equation.DSMT4 HCO3(aq) + H3O+(aq)
2.2. Le dioxyde de carbone forme de lacide carbonique H2CO3 qui en réagissant avec leau libère des ions oxonium H3O+ dans le milieu. Ainsi [H3O+] augmente et comme pH = log [H3O+] alors la valeur du pH diminue.
On peut recommander ce système à laquariophile débutant à condition quil combine ce système à une électrovanne programmable et surtout à un pH-mètre permettant une gestion automatisée de la régulation du pH.
2.3.
Le matin, comme le soir, le pH est compris entre 6,3 et 10,3. Ainsi HCO3 est lespèce prédominante dans laquarium.
3.1. Un quart de bâton de craie contient environ 2,5 g de carbonate de calcium CaCO3.
Sa dissolution, supposée totale, a pour équation CaCO3(s) ( Ca2+(aq) + CO32(aq).
Elle apporte une quantité dions carbonate telle que EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 = 2,5×102 mol apportée
Ces ions carbonate réagissent avec les ions oxonium suivant la réaction :
2H3O+ + CO32 ( H2CO3 + 2H2O
On a EMBED Equation.DSMT4 consommée = EMBED Equation.DSMT4 apportée
EMBED Equation.DSMT4 consommée = 2×2,5×102 = 5,0×102 mol
La quantité de matière initiale dions oxonium valait EMBED Equation.DSMT4 = 10pH.V
Après ajout de la craie, elle vaut EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 = 5,0×102 mol
La concentration en ions oxonium de laquarium diminue.
[H3O+]finale = EMBED Equation.DSMT4
[H3O+]finale = EMBED Equation.DSMT4 = 5,0×104 mol.L-1
Ainsi pHfinal = EMBED Equation.DSMT4
pHfinal = log 5,0×104 = 3,3
Le pH a augmenté de 0,3, il nest pas égal à 7,0. La solution nest pas neutre.
3.2. Daprès le diagramme de prédominance précédent, lacide carbonique H2CO3 prédomine à un pH = 3,3.
La modélisation choisie nest pas pertinente puisque le pH de laquarium est plus proche de 7,0 que de 3,0.
4.
Techniques permettant de diminuer le pH de leaun°1 et n°2Techniques permettant daugmenter le pH de leaun°3 et n°4
5. Synthèse
Au cours de la journée, les plantes consomment du dioxyde de carbone CO2.
Ce qui entraîne la diminution de la concentration en acide carbonique H2CO3 et la diminution de la concentration en ions oxonium.
Le pH augmente.
Pour réguler le pH de laquarium, il faut éviter la hausse de pH.
Pour cela, il faut apporter des ions oxonium dans le milieu. La méthode n°1, consistant à ajouter de la solution dacide sulfurique concentrée, semble à éviter car elle peut conduire à une forte baisse du pH et entrainer la mort des poissons.
On recommandera donc la méthode n°2, linjection de dioxyde de carbone dans le milieu va compenser la consommation de celui-ci par les plantes.
CO32
H2CO3
HCO3
pH
6,3
10,3
