Chlorures dans un puits de Coyah : pollution ou intrusion marine ?
Une association de quartier de Coyah fait analyser l'eau d'un puits utilisé par une soixantaine de familles. Un élève de Terminale, en stage au laboratoire, dose les chlorures par la méthode de Mohr : il prélève 50,0 mL d'eau, ajoute quelques gouttes de chromate de potassium et titre avec une solution de nitrate d'argent à 0,0100 mol/L. L'équivalence est repérée à 35,2 mL sur une première prise et à 35,4 mL sur une deuxième. Le puits se trouve à 900 m de la mer. Les habitants signalent un goût salé marqué en saison sèche, jamais en saison des pluies. Un puits voisin, situé plus à l'intérieur des terres, a été dosé à 30 mg/L de chlorures par le laboratoire de Conakry. La référence sanitaire recommandée est de 250 mg/L. Le président de l'association conclut : « On est à la limite, donc l'eau est polluée par les latrines ; il faut fermer le puits. » Une voisine objecte qu'en avril l'eau est bien plus salée et qu'il faudrait plutôt chercher du côté de la mer.
1. Calculer la concentration massique en chlorures de l'eau du puits (M(Cl) = 35,5 g/mol) à partir de la moyenne des deux prises, et la comparer à la référence de 250 mg/L.
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Volume équivalent moyen. V = (35,2 + 35,4)/2 = 35,3 mL. L'écart entre les deux prises est de 0,2 mL, soit 0,6 % : la mesure est répétable.
Quantité d'ions argent. À l'équivalence, n(Ag⁺) = C × V = 0,0100 × 35,3×10⁻³ = 3,53×10⁻⁴ mol. La réaction Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl(s) est de proportion 1:1, donc n(Cl⁻) = 3,53×10⁻⁴ mol dans 50,0 mL.
Concentration. C = 3,53×10⁻⁴ / 50,0×10⁻³ = 7,06×10⁻³ mol/L. Masse : 7,06×10⁻³ × 35,5 = 0,2506 g/L, soit environ 251 mg/L.
Comparaison. On est exactement à la référence de 250 mg/L, avec une incertitude d'environ ±1 mg/L liée à la lecture du volume (35,2 mL donnerait 250 mg/L, 35,4 mL donnerait 251 mg/L). La conclusion honnête n'est donc pas « l'eau est polluée » mais « la teneur en chlorures atteint le niveau de référence ». Ce n'est pas un dépassement franc, et surtout, les chlorures ne disent rien à eux seuls de l'origine de la salinité.
2. Le raisonnement du président est-il rigoureux ? Proposer une interprétation alternative et indiquer quels prélèvements permettraient de trancher.
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Ce qui ne va pas dans le raisonnement. Le président confond « atteindre une valeur de référence » et « être pollué ». Surtout, il attribue les chlorures aux latrines : une fosse septique apporte des nitrates, de l'ammonium et des indicateurs fécaux (E. coli, entérocoques), pas 250 mg/L de chlorures. Le seuil de 250 mg/L est d'ailleurs une référence organoleptique (goût salé), pas une valeur de toxicité aiguë.
Interprétation alternative. Le puits est à 900 m de la mer ; le goût salé n'apparaît qu'en saison sèche, quand la nappe baisse et que le biseau salé progresse vers l'intérieur ; un puits voisin, plus éloigné du littoral, ne contient que 30 mg/L. Ces trois indices convergent vers une intrusion marine plutôt que vers une contamination par les latrines.
Prélèvements à réaliser. Il faudrait : (1) un échantillonnage en saison sèche et en saison des pluies, au même point ; (2) des mesures de conductivité et de chlorures à plusieurs profondeurs du puits ; (3) un dosage des nitrates et une recherche d'E. coli pour trancher la question sanitaire ; (4) un point de comparaison sur un puits témoin. Fermer le puits sur la base d'un seul dosage de chlorures serait une décision prise sans preuve.
3. Justifier le choix de l'indicateur coloré et expliquer pourquoi le titrage doit être conduit à pH voisin de 7–8. Que se passerait-il en milieu trop acide ?
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Principe de la méthode de Mohr. On ajoute des ions chromate CrO₄²⁻. Tant qu'il reste des ions Cl⁻, l'argent précipite en AgCl blanc. Après l'équivalence, l'excès d'Ag⁺ forme avec le chromate un précipité rouge brique Ag₂CrO₄ : c'est le repère de fin de dosage. La solubilité d'Ag₂CrO₄ doit être légèrement supérieure à celle d'AgCl pour que le virage n'ait lieu qu'après la précipitation complète des chlorures.
Rôle du pH. En milieu acide, les ions chromate se transforment en dichromate Cr₂O₇²⁻ selon 2 CrO₄²⁻ + 2 H⁺ → Cr₂O₇²⁻ + H₂O : l'indicateur disparaît sous sa forme utile, le virage est tardif ou absent et l'on surestime la teneur en chlorures. En milieu trop basique, l'argent précipite en Ag₂O brun, ce qui fausse également le résultat. D'où le domaine étroit de pH 7 à 8.
Précautions pratiques. Il faut agiter vigoureusement, car l'AgCl adsorbe une partie du chromate et retarde le virage ; réaliser un essai à blanc pour corriger ; travailler à l'abri de la lumière, l'AgCl noircissant par photodécomposition.