Dessalement de l'eau de mer : ce que demande l'exercice de spécialité

L'exercice de spécialité du Bac S 2016 Polynésie, noté sur 5 points, s'intéresse au dessalement de l'eau de mer par osmose inverse et à ses conséquences sur l'environnement. Il compte trois questions seulement, mais la dernière est une véritable résolution de problème qui demande d'organiser soi-même plusieurs calculs. Les notions utiles sont la concentration molaire, la masse volumique, le titrage conductimétrique, l'équivalence et le mélange de solutions. Comptez environ 50 minutes.

Les passages clés, question par question

Concentration en ions chlorure (1)

La salinité, 35,6 g par kilogramme, est une masse de sel par kilogramme de solution, pas par litre. On raisonne sur 1,000 kg d'eau de mer : il contient 35,6 g de chlorure de sodium, soit 0,609 mol avec M(NaCl) = 58,5 g/mol. Grâce à la masse volumique de 1027 kg/m³, ce kilogramme occupe 0,9737 L. Comme chaque NaCl dissous libère un ion chlorure, la concentration vaut 0,625 mol/L : c'est la troisième valeur proposée.

Pourquoi des saumures ? (2)

Une pression est exercée sur l'eau de mer : l'eau traverse la membrane semi-perméable vers le compartiment le moins concentré, alors que les ions restent bloqués. Du côté de l'eau de mer, la quantité d'ions reste la même tandis que le volume diminue : la concentration c = n/V augmente. Il reste une solution très concentrée en ions sodium et chlorure, la saumure, qu'il faut évacuer.

Le rejet est-il dangereux ? (3)

On commence par traduire le seuil d'effet sur la posidonie, 37,4 g/kg, en concentration : le même calcul qu'en question 1 donne 0,657 mol/L. Sur la courbe de conductivité, l'intersection des deux droites donne un volume équivalent de 11,0 mL. La relation à l'équivalence C_S V₁ = C₂ V_2E fournit la concentration de la solution diluée, 2,2 × 10^-3 mol/L, et le facteur de dilution 500 donne 1,1 mol/L pour la saumure. En mélangeant 1,0 L de saumure à 200 L d'eau de mer, les quantités d'ions et les volumes s'ajoutent : la concentration du rejet vaut 0,627 mol/L, inférieure au seuil. Avec cette dilution, le rejet ne présente pas de danger pour les écosystèmes marins.

Les pièges à éviter

Confondre un kilogramme et un litre d'eau de mer mène à 0,609 mol/L, valeur volontairement proposée parmi les réponses. Oublier le facteur 500 revient à confondre la solution titrée et la saumure elle-même. L'eau distillée ajoutée pour immerger la sonde ne change pas la quantité d'ions chlorure titrée. Enfin, il faut comparer des grandeurs de même nature : une concentration molaire avec une concentration molaire, et non avec une salinité en g/kg.

Nos conseils pour réussir

Pour tracer les droites d'un titrage conductimétrique, appuyez-vous sur les points éloignés de l'équivalence, qui seuls sont alignés. Comprendre l'allure de la courbe aide : avant l'équivalence, les ions chlorure consommés sont remplacés par des ions nitrate un peu moins conducteurs ; après, les ions argent et nitrate s'accumulent et la conductivité augmente nettement. Pour expliquer une variation de concentration, dites séparément ce que deviennent la quantité de matière et le volume. L'osmose ne figure plus au programme actuel : le document fournit tout ce qu'il faut savoir.