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Contenu du cours Latmosphère (cycles de O, C et N) Leau Les sols.

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1 Contenu du cours Latmosphère (cycles de O, C et N) Leau Les sols

2 Les stocks deau en kmcube Les réservoirsLes stocks Océans Eaux continentales Glaciers Eaux souterraines Mers intérieures Lacs deau douce Humidité des sols Rivières Atmosphère (humidité de lair) Biosphère ( cellules vivantes) Les stocks deau en km 3

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6 L'eau de l'hydrosphère Les eaux douces

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8 Distribution de leau sur terre Océans:97% Glaciers:2,1% Eau douce:0,8% Pour 4l deau, il y a 100ml deau douce, 25 ml deau douce liquide et seulement 1 goutte deau utilisable. On utilise de 10 a 600 l/j par habitant et 4000 l/j-habitant pour lindustrie

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11 ÉvaporationVapeur d'eau ou TranspirationPrécipitations Il y a trois cycles de leau: 1-Mer-air-mer 2-Mer-air-terre-mer 3-Terre-air-terre 1: évaporation, 2: condensation, 3:transpiration, 4:précipitations,5: ruissellement, 6:infiltration

12 La dynamique du cycle de leau: En moyenne, 65% des précipitations qui arrivent à terre sévaporent, 24% ruissellent et 11% sinfiltrent.

13 Évaporation sur les océans Évaporation sur les continents Précipitations sur les océans Précipitations sur les continents Apport des cours deau aux océans Lérosion des sols est due a leau liquide et la glace

14 Les réservoirsLes temps de résidence Océans2 500 ans Eaux continentales Glaciers1 600 à ans Eaux souterraines1 400 ans Mers intérieures250 ans pour la mer Caspienne Lacs deau douce17 ans pour les grands lacs 1 an pour les autres lacs Humidité des sols1 an Rivières16 jours Atmosphère (humidité de lair) 8 jours Biosphère ( cellules vivantes) quelques heures

15 Une partie de leau est sous forme dhydrates ou dhydroxydes métalliques

16 La purification de leau: Pour leau potable: purification naturelle (eaux minérales) ou Décantation-filtration-floculation-stérilisation; Pour leau industrielle (refroidissement, lavage, vapocraquage): Déminéralisation, adoucissement, distillation, ultrafiltration, osmose inverse Traitement des eaux usées: boues activées, clarification, filtre a sable, bioréacteurs a menbranes.

17 Unités dultrafiltration sur membranes

18 Le phénomène d'osmose se traduit par un flux d'eau dirigé de la solution diluée vers la solution concentrée. V = (m/M)RT En appliquant une pression sur la solution concentrée, la quantité d'eau transférée par osmose va diminuer. Il arrivera un moment où la pression appliquée sera telle que le flux d'eau va s'annuler Une augmentation de la pression au delà de la pression osmotique va se traduire par un flux d'eau de la solution concentrée vers la solution diluée: c'est le phénomène d'osmose inverse.osmose inverse.

19 Leau a un moment dipolaire de 1,85 Debye, Un angle HOH de 104,5 °, Un lien O-H de 95,7 pm Lénergie de liaison est forte: 462 kJ/mole

20 La liaison hydrogène, ….. est plus longue (175 pm) que la liaison O-H (100 pm) Liaison O-H = kJ mol-1 Liaison hydrogène = 23.3 kJ mol-1

21 Les multiples liaisons hydrogène expliquent le point de fusion et le point débullition élevés de leau

22 Léquation de Clausius Clapeyron permet de relier la pression a la température débullition, grâce a lenthalpie de vaporisation ( H) Par exemple, en altitude, ave une pression de 0,7 bar, léquation montre: Ln(O,7/1) = - (40700/8,314) (1/T2 – 1/373) soit T2 = 363K Sur le Mont Everest (0,36 bar), leau bout a 82°C!

23 La glace a une structure hexagonale

24 Cristaux de glace (© Rasmussen and Libbrecht, Y. Furukawa,

25 Leau et la glace forment des liaisons hydrogène

26 La glace est plus légère que leau: les liaisons hydrogène fixes tiennent les molécules à distance constante

27 Dans la molécule deau, loxygène est hybridé sp3

28 La molécules deau est dans un environnement tétraédrique

29 Les molécules deau sont dans un environnement tétraédrique

30 Les orbitales moléculaires de leau Orbitales atomiques de loxygène Orbitales 1s atomiques de deux hydrogènes Orbitales moléculaires liantes antiliantes non-liantes

31 O HH H HH O HH O HH O HH O HH O OH H O H + Lacide H 3 O + est en fait H 9 O 4 + La base OH - est en fait H 7 O 4 - Assemblages de quatre molécules dans leau

32 Formation dagrégats dans leau

33 La dissolution du sel se fait par solvatation


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