Thème 2 Acides & Bases

L’échelle de pH pH est une mesure de la quantité d’ions d’hydrogène (H+(aq)) dans une solution la plupart des solutions ont un pH entre 0 et 14 Les acides forment des solutions ayant un pH moins que 7 et tournent le papier tournesol bleu en rouge les bases forment des solutions ayant un pH plus que 7 et tournent le papier tournesol rouge en bleu 1

un pH de 0 à 0.5 est un acide fort les solutions neutres ont un pH de 7 et ont aucun effet sur le papier tournesol un pH de 0 à 0.5 est un acide fort eg) acides des piles (H2SO4(aq)) un pH de 14 est une base forte eg) déboucheur de tuyaux (KOH(aq)) un pH de 7 est neutre eg) l’eau distillée (pure) 2

Acides Bases Neutre Échelle de pH acide d’estomac jus du citron déboucheur de tuyaux lait eau distillée dentifrice 1 2 6 7 10 14 acide fort base forte 3

Mesurer le pH un pH exacte peut être déterminer avec un pH-mètre (très cher) on peut aussi utiliser des indicateurs universels – substances chimiques qui change de couleurs selon le pH de la solution avec laquelle elle réagit (pH approximatif) 4

Neutralisation lorsq’un acide réagit avec une base, il y a une réaction de neutralisation (formation de substances neutres – ou non-acidifiantes)  Acide + Base Sel (composé ionique) + Eau eg)  HCl(aq) + Mg(OH)2(aq) MgCl2(aq) + H2O(l) 5

les produits d’un réaction de neutralisation ont un pH de 7 les antiacides (Tums ou Rolaids) peuvent neutraliser de l’acide d’estomac on peut utiliser les bases pour neutraliser des flaques d’acides et vice versa 6

Les Pluies Acides l’eau de pluie est naturellement acidifiant (pH d’environ 5.6) à cause de la dissolution de CO2 qui produit de l’acide carbonique les pluies acides se forment lorsque l’eau dans l’air (l’humidité) se mélange avec des polluants (oxydes de carbone, d’azote et de soufre) pour former des nuages acides eg) CO2(g), NOx(g) et SOx(g) 7

ces polluants peuvent changer le pH de la précipitation à un niveau si bas que 3.0!!! la pluie acide (ou précipitation acide)peut tuer des organismes aquatiques et terrestres et détruire des structures artificielles 8

on utilise souvent l’hydroxyde de calcium (une base) pour neutraliser l’acidité d’un lac 9

Comment régler le problème des pluies acides les seules solutions 100% efficace seraient d’arrêter toute combustion qui dégage des polluants qui mènent à la formation de pluies acides (autos, Suncor, Syncrude etc..) les écologistes insistent alors sur l’utilisation des catalyseurs, de filtres et d’épurateurs catalyseur – substance qui assure l’oxydation complète de la combustion qui réduit la production des oxydes de carbone et d’azote épurateurs – dispositif qui nettoie les polluants produits lors de la combustion 10

Nos Eaux

La qualité de l’eau l’eau qui a une apparence propre peut être sale il y a beaucoup de substances dissoutes qui sont toxiques la surveillance de la qualité de l’eau est une manière précise d’enregistrer ce qui est dans les systèmes d’eau il y a deux indicateurs utilisés afin de surveiller la qualité des eaux: biologique et chimique 11

Indicateurs Biologiques (page 230-233) les indicateurs biologiques signalent les scientifiques lors d’un problème environnemental potentiel les types d’organismes qui vivent dans l’eau sont une indication des conditions comme la quantité d’oxygène dissout et le pH 12

les deux principaux types d’indicateurs biologiques sont: 1. microorganismes eg) bactéries invertébrées aquatiques (animaux sans colonnes vertébrales) eg) écrivisses, sangsues, vers 2. grandes quantités des bacteries nocives (E. coli) indiquent qu’il faut traiter l’eau 13

Indicateurs Chimiques on peut utiliser six types d’indicateurs chimiques différents: 1. oxygène dissout (besoin des cellules animales) 2. acidité (pH < 5.0, poissons peuvent mourir) 3. métaux lourds (eg. cuivre, mercure) 4. nutriments des plantes (eg. potassium, azote) 5. (eg. DDT) pesticides 6. sels (eg. NaCl, MgSO4) 14

Mesurer la Concentration la concentration des produits chimiques dans l’environnement est d’habitude mesurer en parties par million (ppm), parties par billion (ppb) ou milligrammes par litre (mg/L) pour le calculer: volume du soluté (mL) volume de solution(mL) 1,000,000 (un million!) ppm = 15

volume de solution (mL) ppm = Exemple 1 Trouve la concentration si 1 mL de chlore est dissout afin de produire 10,000 mL de solution. 1,000,000 volume du soluté (mL) volume de solution (mL) ppm = 1 mL 10,000mL ppm = 1,000,000 = 100 ppm 16

volume de solution (mL) ppm = 1,000,000 Exemple 2 Trouve la concentration si 0,07 mL de CO2 est dissout dans une canette de 500 mL de boisson gazeuse. volume du soluté (mL) volume de solution (mL) ppm = 1,000,000 0,07 mL 500 mL 1,000,000 ppm = = 0,00014 x 1,000, 000 = 140 ppm 17

Oxygène Dissout l’oxygène se dissout dans l’eau par la diffusion de l’air l’oxygène dissout est enlevé de l’eau par: 1. décomposition de la matière organique respiration cellulaire (branchies des poissons) 2. 18

le niveau d’O2 (g) dissout dépend de 4 facteurs: 1. température 2. turbulence d’eau/air 3. quantité de photosynthèse 4. nombre d’organismes 19

Azote et Phosphore la croissance des plantes est stimulée par les nutriments comme azote et phosphore l’augmentation de la concentration des nutriments dans l’eau augmente la production des plantes 20

les plantes meurent et les décomposeurs (bactéries) décomposent les plantes mortes et utilisent beaucoup d’O2(g) dissout les invertébrées et les populations de poissons commencent à mourir et tout ce qui reste est les sangsues, les vers et les moustiques 21

Acidité la pluie normale a un pH de 5.6 mais le pH de la pluie acide peut etre beaucoup moins (3.0) lorsque le pH descend (plus acidifiant) la biodiversité baisse la plupart des poissons meurent si le pH <4.5 22

peut affaiblir les œufs des organismes et tuer les petits pendant l’hiver l’acidité peut accumuler dans la neige et la glace et être relâché au printemps – choc acide du printemps peut affaiblir les œufs des organismes et tuer les petits 23

Métaux Lourds métaux lourds sont des métaux ayant une densité minimum de 5 g/cm3 eg) plomb, cuivre, mercure existent naturellement en petites quantités à cause des activités humaines (industries, fermes) le niveau de ces métaux devient plus concentré dans les écosystèmes nuit au développement normal des humains et d’autres organismes 24

Mesurer la toxicité les scientifiques se servent d’une mesure appelée DL50 afin de mesurer la toxicité (DL50 veut dire « dose léthale médiane » DL50 est la quantité d’une substance donnée dans une dose qui cause la morte de 50% des animaux dans le groupe testé le plus toxique la substance, le plus petit le nombre de DL50 25

L’air

La qualité de l’air on peut mesurer la qualité de l’air de deux façons: 1. mesure directe des polluants dans l’air 2. estimer la quantité des émissions des sources de polluants mesure directe est plus précis on surveille la quantité des produits chimiques dans l’air pendant des années afin de déterminer des tendances et des variations saisonnières 26

Les plus grands polluants d’air bioxyde de soufre formule – SO2(g) formation – soufre + oxygène  bioxyde de soufre sources majeures– combustion du charbon, du pétrole, gaz naturel(carburants fossiles) irritant au système respiratoire, la gorge, les yeux effets sur la santé – effets environnementaux – smog et pluie acide solution – installe les épurateurs dans les cheminées pour enlever le SO2(g) 27

monoxyde d’azote et bioxyde d’azote formule – NO(g) , NO2(g) formation – azote + oxygène  oxydes d’azote sources – combustion des carburants fossiles aux températures hautes effets sur la santé – irritant au système respiratoire, les yeux effets environnementaux– smog et pluie acide solution – aucune….jusqu’à date 28

Monoxyde de Carbone formule – formation – sources – CO(g) formation – manque de O2 pendant la combustion sources – combustion de la matière organique comme les carburants fossiles, du bois effets sur la santé – maux de tête, nausée, coma, la mort solution – détecteurs de CO(g) convertisseurs dans les véhicules 29

effets environnementaux – Ozone au niveau du sol formule – O3(g) formation – oxygène + oxydes d’azote + composés organiques volatiles + rayons du soleil + chaleur sources – industries, moteurs des véhicules effets sur la santé – problèmes respiratoires effets environnementaux – problèmes dans les grandes villes, les récoltes solution – aucune 30

L’atmosphère: surveiller l’atmosphère

L’effet de Serre la chaleur du soleil chauffe les gaz dans l’atmosphère et cette chaleur est piégée proche à la surface de la Terre eg) CO2(g), CH4(g), H2O(g) effet de serre naturel et les gaz sont appelé des gaz de serre les gaz de serre n’étaient pas toujours un problème – ils sont la raison pourquoi on peut vivre sur la terre 31

L’augmentation de l’effet de serre au cours du 20e siècle, il y avait une augmentation dans l’industrie et l’usage des véhicules résultat: augmentation dans le niveau de CO2(g), CH4(g), H2O(g) et NOx(g) ceci a augmenté l’effet de serre qui a mené au chauffage global 32

les températures globales moyennes augmentent qui causent: Ø    changements climatiques Ø    conditions métrologiques graves Ø  fonte des glaciers et des calottes glaciaires Ø    augmentation dans les niveaux des mers 33

La Couche Ozone ozone (O3) est un polluant au niveau du sol mais c’est une partie nécessaire de notre atmosphère il y a une couche des molécules d’ozone (O3(g)) dans l’atmosphère supérieure la couche d’ozone absorbe des rayons UV 34

les produits chimiques (faites par les humains) ont augmenté le niveau de diminution de la couche d’ozone les chlorofluorocarbones (CFC) sont des produits chimiques artificiels qui relâchent des atomes de chlore dans l’atmosphère supérieure http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/part2.html 35

un atome de Cl peut détruire 300,000 molécules de O3 ils détruisent les molécules de O3 plus vite qu’elles peuvent se créent un atome de Cl peut détruire 300,000 molécules de O3 les particules de glace au pole sud augmentent la destruction d’ozone alors le trou le plus grand est dans cette région 36