Travail
réalisé en 2005-2006 par :
Maxime COURTOIS ( 2°nde 12 euro) Maxime LENGLET ( 2°nde euro)
L'eau de Mer est -elle
toujours aussi salée?
La salinité S
Nous avons fait des expériences pour savoir si l'eau de mer recueillie à Wimereux a une masse volumique plus grande ou plus faible que l'eau de la rivière Wimereux qui se jette dans la mer.Notre professeur nous a conseillé de comparer aussi quelques eaux de mer des aquariums de Nausicaa ou nous avons pu avoir de l'eau d'un Lagon et d'une Mangrove.
Nous avons constaté que la masse volumique de l'eau salée est liée à la salinité S de l'eau.
Voici les travaux et les expériences que nous avons réalisés.
La masse volumique d'un liquide et la densité.
La masse volumique d'un liquide
C’est le quotient de la masse m d'un liquide divisée par le
volume V qu'il occupe.
On trouve la formule:
masse volumique =(masse en g)/(volume en L) on pourra convertir en kg/metre-cube ensuite.
La densité "d" d'un liquide
C’est le quotient de la masse volumique du liquide étudié sur la masse volumique de l'eau pure choisie comme référence. Si l'eau n'est pas pure alors cette masse volumique sera supérieure à 1.
Mais qu'est ce que la salinité ?
La Salinité
C’est la concentration en sels dissous. La salinité d’une eau de mer est mesurée en 0/00 . C’est la quantité en g de sels secs dissous dans 1000 g d'eau de mer. Sa valeur moyenne est autour de 34,9°/°°. Soit 34,9 g de sels divers dissous dans 1 litre d'eau de mer.
Mais la salinité dépend de l'eau de Mer et de l'endroit !
Il faut savoir que la salinité naturelle varient de 10 0 /00 dans la Baltique à 40 0/00 dans la Mer Rouge. Elle varie de 20 0/00à 34 0/00 dans la mer du Nord, et de 30 à 350/ 00dans les mers tropicales.
Voila comment nous allons faire.
Nous allons déterminer la masse volumique puis la densité d'une solution de chlorure de sodium de référence à 30,0 g/L. On va ensuite adopter la même méthode avec l'eau de 3 milieux différents: l'eau de mer du boulonnais, l'eau de mer d'une mangrove et l'eau de mer d'un lagon. On va ainsi comparer les eaux de mer et trouver celle qui a la plus grande salinité S c'est à dire celle qui a la masse volumique la plus grande.
La première étape :
masse volumique et densité de l'eau salée de référence
On prend une fiole jaugée de V = 100 mL que l'on place sur une
balance à 0,01 g prés, on fait la tare pour ne pas peser le récipient.
On remplit la fiole avec 100 mL d'eau salée à 30,0 g/L en Chlorure de Sodium et on détermine la
masse m = 101,68 g.
On trouve une masse volumique:
101,68 g / 0,100 L soit 1016,8 g/L
On calcule la densité de cette eau salée en faisant le quotient 1016,8 g/L divisé 1016,8 g/L .
et on obtient une densité de d = 1,017 .
L'eau salée est plus dense que l'eau pure, c'est normal.
La deuxième étape :
masse volumique et densité des autres eaux de mer
Réalisation d'une étude comparée avec les autres eaux de mer
Nous avons réalisé les mêmes manipulations que précédemment avec les échantillons d'eau que le professeur a apporté: eau de rivière, Eau du boulonnais, eau d'un Lagon, eau d'une Mangrove.
Nous avons trouvé les résultats suivants:
| eau salée de référence à 30,0 g/L | Eau de rivière | Eau du Boulonnais | Eau d'un Lagon | Eau d'une Mangrove | |
| Masse volumique (g/L) | 1017 | 990 | 1013 | 1007 | 1018 |
| Densité d | 1,017 | 0,990 | 1,013 | 1,007 | 1,018 |
La troisième étape :
masse volumique et densité des autres eaux de mer
Nous avons mesuré la températures des solutions qui étaient au
laboratoire, on a trouvé t°C = 23°C (La masse volumique des solutions augmente avec la température
par la dilatation des liquides)
A l'aide d'une courbe donnée par le professeur, nous avons trouvé la salinité S approchée des eaux
étudiées.
| eau salée de référence à 30,0 g/L | Eau de rivière | Eau du Boulonnais | Eau d'un Lagon | Eau d'une Mangrove | |
| Masse volumique (g/L) | 1017 | 990 | 1013 | 1007 | 1018 |
| Salinité S | 24,70/00 | non salée | 20,50/00 | 11,00/00 | 26,00/00 |
La quatrième étape:
masse de sels restants (résidus secs)
Quels sont les sels dans l'eau de mer.
Nous avons remarqué que lorsque l'eau salée a une grande masse volumique alors il y a beaucoup de sel Chlorure de sodium dissous.
On s'est demandé s'il n'y avait pas d'autres ions que l'ion Chlorure Cl- et l'ion sodium Na+.Voici quelques ions présents.
|
Anions (en g/kg) |
Cations (en g/kg) |
||
|
Chlore Cl- |
18,9799 |
Sodium Na+ |
10,5561 |
|
Sulfate SO4-- |
2,6486 |
Magnésium Mg++ |
1,2720 |
|
Bicarbonate HCO3- |
0,1397 |
Calcium Ca++ |
0,4001 |
|
Brome Br- |
0,0646 |
Potassium K+ |
0,3800 |
|
Fluor F- |
0,0013 |
Strontium Sr++ |
0,0135 |
Voici la liste des ions que l'on retrouve ce sont des valeurs moyennes par kg d'eau de mer:Évaporation d'un volume précis d'eau de mer.
On a prélevé V = 50 mL avec une fiole jaugée de 50 mL d'eau de chacune des
différentes eaux étudiées que nous avons placées dans des erlenmeyers identiques de 100 mL que nous
avions au départ bien pesés et numérotés 1, 2, 3. Nous avons placé les erlenmeyer sur des chauffages
électriques et nous avons mis une grille métallique au-dessus pour ne pas perdre de cristaux lors de
l'évaporation: C'est très long! et en plus il ne faut pas se brûler !
Après avoir évaporé toute l'eau de chaque erlenmeyer, on a pesé ce qu'il restait et par différence de
masse entre la fiole avec les cristaux et la fiole vide, on a trouvé les masses des sels restants.
Attention a bien faire refroidir les récipients....!
Voici les résultats des mesures :
| V = 50 mL d'eau de mer | Eau du Boulonnais | Eau d'un Lagon | Eau d'une Mangrove |
| Masse volumique (g/L) | 1013 | 1007 | 1018 |
| Salinité S | 20,5 0/00 | 11,0 0/00 | 26,0 0/00 |
| masse de résidus secs | 0,83 g | 0,09 g | 1,02 g |
On pense qu'il doit rester encore un peu d'eau dans les cristaux blancs formés. Le professeur nous a dit qu'il fallait mettre l'ensemble dans une étuve plusieurs heures.
La quatrième étape:
Conclusion des mesures.
Recherche sur les sels marins des océans:
L'océan contient en moyenne 35 grammes de sel par kilogramme d'eau de mer la
salinité est alors de 35 0/00. Si on considère le volume total de l'océan (1370
millions de km3) cela représente 48 millions de milliards de tonnes de sel, soit 95 tonnes par m² sur
le globe entier, ou 320 tonnes par m² sur les parties émergées.
Le chlorure de sodium (Na Cl) n'est qu'un des très nombreux sels composant la solution. On a décelé
dans l'eau de mer 60 des 92 corps simples existant à l'état naturel.
Un aspect important de l'eau de mer est que si la concentration totale des sels dissous varie en
fonction du lieu. Il peut y avoir un apport d'eau douce qui est le résultat de la fonte des glaces
pour les mer du nord du globe.
Conclusion de nos mesures
L'eau de mer du boulonnais n'est pas très salée !
Nous avons peut être fait des erreurs de mesures ou la balance ne donnait pas de bonnes valeurs (Il faudra peut-être recommencer) L'eau de la mangrove doit avoir une salinité comprise entre l'eau d'un lagon et l'eau de rivière car c'est un mélange d'eau de fleuve et d'eau de mer.
Remarque importante:
Mais il faut savoir que les eaux étudiées ont été fournies par l'aquarium de
NAUSICAA et que ce centre n'a certainement pas fait venir des pays chauds l'eau dont elle a besoin
pour ses aquariums!!!
C'est la raison que l'on a trouvée.
Pour la faible valeur de la salinité de l'eau de mer ici a boulogne, il faudra peut-être recommencer...