Concentration en ions dans l’eau de mer

Concentration en ions dans l’eau de mer

Comprendre la Concentration en ions dans l’eau de mer

L’eau de mer est une solution complexe de nombreux sels dissous, principalement du chlorure de sodium (NaCl), mais aussi d’autres sels comme le sulfate de magnésium (MgSO4).

Ces sels se dissocient en ions dans l’eau. La concentration de ces ions affecte la vie marine et est cruciale pour les processus écologiques et industriels.

La salinité moyenne de l’eau de mer est d’environ 35 ‰ (parts par mille), ce qui signifie que dans 1 kg d’eau de mer, on trouve 35 grammes de sels dissous.

Objectif de l’exercice :

Calculer la concentration molaire des ions sodium (Na⁺) et chlorure (Cl⁻) dans l’eau de mer, en supposant que le NaCl constitue 80% de la masse totale des sels dissous.

Données nécessaires pour l’exercice :

  • Masse molaire du NaCl = 58,44 g/mol
  • Densité de l’eau de mer = 1,025 g/cm³

Questions :

  1. Calcul de la masse de NaCl par litre d’eau de mer :
    • Calculer la masse de NaCl dissoute dans 1 litre d’eau de mer, en utilisant la salinité et le pourcentage de NaCl.
  2. Détermination de la concentration molaire :
    • Convertir la masse de NaCl en moles.
    • Sachant que le NaCl se dissocie complètement en Na⁺ et Cl⁻, calculer la concentration molaire de chaque ion dans l’eau de mer.

Correction : Concentration en ions dans l’eau de mer

1. Calcul de la masse de NaCl par litre d’eau de mer

La masse de NaCl par litre d’eau de mer peut être calculée en utilisant la formule suivante :

  • Masse de NaCl par litre:

\[ = \text{Salinité} \times \text{Densité de l’eau de mer} \times \text{Pourcentage de NaCl} \]

En substituant les valeurs données :

\[ = 35 \, \text{g/kg} \times 1.025 \, \text{kg/L} \times 0.80 \] \[ = 28.7 \, \text{g/L} \]

2. Détermination de la concentration molaire des ions Na\(^+\) et Cl\(^-\)

Pour trouver la concentration molaire, convertissons d’abord la masse de NaCl en moles en utilisant sa masse molaire.

  • Nombre de moles de NaCl:

\[ = \frac{\text{Masse de NaCl par litre}}{\text{Masse molaire du NaCl}} \] \[ = \frac{28.7 \, \text{g}}{58.44 \, \text{g/mol}} \] \[ = 0.491 \, \text{moles} \]

Sachant que le NaCl se dissocie complètement en ions Na\(^+\) et Cl\(^-\) dans l’eau, chaque mole de NaCl donne une mole de Na\(^+\) et une mole de Cl\(^-\). Ainsi, la concentration molaire des ions Na\(^+\) et Cl\(^-\) est égale au nombre de moles de NaCl.

\[ \text{Concentration molaire de Na\(^+\)} = \text{Nombre de moles de NaCl} = 0.491 \, \text{M} \]
\[ \text{Concentration molaire de Cl\(^-\)} = \text{Nombre de moles de NaCl} = 0.491 \, \text{M} \]

Conclusion

Les concentrations molaires des ions sodium (Na\(^+\)) et chlorure (Cl\(^-\)) dans l’eau de mer sont chacune de 0.491 M, ce qui indique une présence significative de ces ions essentiels à de nombreux processus biologiques et chimiques dans l’environnement marin.

Concentration en ions dans l’eau de mer

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