Calcul du pH dans un Écosystème Pollué
Comprendre le Calcul du pH dans un Écosystème Pollué
La combustion de carburants fossiles (comme le charbon et le pétrole) dans les usines et les véhicules libère des oxydes de soufre (SO₂) et des oxydes d’azote (NOₓ) dans l’atmosphère.
Ces gaz peuvent réagir avec l’eau dans l’air pour former de l’acide sulfurique (H₂SO₄) et de l’acide nitrique (HNO₃), contribuant à la formation de pluie acide.
Cette pluie acide peut avoir des effets néfastes sur l’environnement, y compris la détérioration des bâtiments, la mort de la vie aquatique, et l’altération des sols.
Objectif de l’exercice :
Calculer le pH de l’eau de pluie dans une région industrielle, en supposant la présence de H₂SO₄ et de HNO₃, pour comprendre l’impact de la pollution atmosphérique sur l’acidité de l’eau.
Données:
- Concentration en H\(_2\)SO\(_4\) dans l’eau de pluie : \(2.0 \times 10^{-5}\) M
- Concentration en HNO\(_3\) dans l’eau de pluie : \(5.0 \times 10^{-6}\) M
- Les deux acides sont totalement dissociés dans l’eau.
Pour comprendre comment Corriger le pH d’un Écosystème Aquatique, cliquez sur le lien.
Questions :
- Calcul du pH :
- Calculez la concentration totale des ions hydrogène [H⁺] dans l’eau de pluie.
- Déduisez le pH de l’eau de pluie à partir de la concentration totale des ions hydrogène.
- Impact environnemental :
- Expliquez les conséquences possibles d’un tel niveau de pH sur la faune et la flore locales.
- Mesures correctives :
- Proposez des mesures que les industries locales pourraient prendre pour réduire leur contribution à la pollution atmosphérique et donc à la formation de pluie acide.
Correction : Calcul du pH dans un Écosystème Pollué
Données initiales:
- Concentration en \(\text{H}_2\text{SO}_4\): \(2.0 \times 10^{-5} \, \text{M}\)
- Concentration en \(\text{HNO}_3\): \(5.0 \times 10^{-6} \, \text{M}\)
1. Calcul du pH de l’Eau de Pluie
Étape 1 : Calcul de la Concentration Totale des Ions Hydrogène [H⁺]
Les deux acides étant forts, ils se dissocient complètement dans l’eau:
- Pour \(\text{H}_2\text{SO}_4\), chaque molécule se dissocie en 2 ions \(H^+\):
\[ [\text{H}^+]_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 2 \times 2.0 \times 10^{-5} \, \text{M} \] \[ [\text{H}^+]_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 4.0 \times 10^{-5} \, \text{M} \]
- Pour \(\text{HNO}_3\), chaque molécule se dissocie en 1 ion \(H^+\):
\[ [\text{H}^+]_{\text{HNO}_3} = 5.0 \times 10^{-6} \, \text{M} \]
La concentration totale des ions hydrogène est donc:
\[ [\text{H}^+]_{\text{totale}} = 4.0 \times 10^{-5} \, \text{M} + 5.0 \times 10^{-6} \, \text{M} \] \[ [\text{H}^+]_{\text{totale}} = 4.5 \times 10^{-5} \, \text{M} \]
Étape 2 : Calcul du pH
Utilisons la formule du pH:
\[ \text{pH} = -\log([\text{H}^+]) \]
En substituant la valeur obtenue:
\[ \text{pH} = -\log(4.5 \times 10^{-5}) \]
Calculons le logarithme:
\[ \text{pH} \approx 4.35 \]
Conclusion du Calcul
Le pH de l’eau de pluie dans cette région industrielle est d’environ 4.35. Ce pH indique une acidité assez élevée, typique d’une pluie acide résultant de la pollution industrielle et des émissions de véhicules.
2. Impact Environnemental
Étape 3 : Conséquences de ce pH sur l’Environnement.
- Faune et Flore Aquatiques : Un pH aussi bas peut causer des dommages significatifs à la faune aquatique, notamment des brûlures ou des lésions aux organismes les plus sensibles.
- Végétation : La pluie acide peut nuire à la photosynthèse des plantes et diminuer la fertilité du sol en lessivant des nutriments essentiels.
- Infrastructures : L’acidité peut corroder les bâtiments et les monuments, surtout ceux construits en matériaux sensibles comme le calcaire ou le marbre.
3. Mesures Correctives Proposées :
Étape 4 : Réduction de la Pollution pour Diminuer la Formation de Pluie Acide.
- Technologies de Contrôle des Émissions : Installer des dispositifs de désulfurisation des fumées et utiliser des filtres pour capturer les oxydes d’azote.
- Alternatives Énergétiques : Promouvoir l’utilisation d’énergies renouvelables comme le solaire ou l’éolien.
- Réglementation : Imposer des normes plus strictes sur les émissions industrielles pour protéger la qualité de l’air.
Calcul du pH dans un Écosystème Pollué
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