Modification de la concentration d'un seul élément en solution

[Elohir]

Bonjour,

Je suis élève en deuxième année de BCPST (Biologie Chimie Physique Sciences de la Terre), et dans le cadre de nos études nous devons réaliser une production personnelle: TIPE (Travail d'Initiative Personnel Encadré).

Afin de mener à bien mes expériences, j'ai quelques questions:

-Est-il possible de modifier le pH d'une eau, autre qu'avec une solution tampon, de manière à ce qu'il puisse évoluer en fonction d'un facteur externe (croissance d'une population de lentilles d'eau)?
-Est-il possible de modifier ce pH initial, en ne rajoutant que des ions H+, et surtout sans ions Cl-, car il ne faut faire varier qu'un seul paramètre!?
-De même, est-il possible de faire varier la concentration en ions Ca2+ et Mg2+, en ne rajoutant rien d'autres que ces deux ions (simultanément ou séparement)?

Et enfin une autre question, dans un "autre registre":
-Est ce qu'une solution avec un pH différent de 7, tend obligatoirement vers pH=7, si on la laisse à l'air libre pendant plusieurs semaines?

Merci d'avance

PS: Si vous avez des suggestions sur la manière de faire varier le pH, et la dureté de l'eau, sans faire varier les autres paramètres expérimentaux (entre autre, les concentrations en autres éléments), je suis preneur...
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[moco]

Je vais traiter des questions dans l'ordre.
-Est-il possible de modifier le pH d'une eau, autre qu'avec une solution tampon, de manière à ce qu'il puisse évoluer en fonction d'un facteur externe (croissance d'une population de lentilles d'eau)?
On peut faire diminuer le pH en ajoutant un acide. On peut le faire croître en ajoutant une base
-Est-il possible de modifier ce pH initial, en ne rajoutant que des ions H+, et surtout sans ions Cl-, car il ne faut faire varier qu'un seul paramètre!?
On peut rajouter des ions H⁺ sans ajouter de ions Cl^-, mais il faut alors nécessairement ajouter un autre ion négatif. Par exemple, si tu ajoutes de l'acide sulfurique H₂SO₄, tu ajoutes en fait des ions H⁺ et des ions SO₄^2-. Ou si tu ajoutes de l'acide nitrique HNO₃, tu ajoutes en fait des ions H⁺ et des ions NO₃^-.
-De même, est-il possible de faire varier la concentration en ions Ca2+ et Mg2+, en ne rajoutant rien d'autres que ces deux ions (simultanément ou séparement)?
Non. On ne peut pas ajouter des ions positifs et seulement des ions positifs. Les substances dont on dispose en chimie sont toujours neutres, bien que dans l'eau elles se dissocient en ions positifs et en ions négatifs.
Et enfin une autre question, dans un "autre registre":
-Est ce qu'une solution avec un pH différent de 7, tend obligatoirement vers pH=7, si on la laisse à l'air libre pendant plusieurs semaines?
Il n'y a aucune raison qu'une solution voie son pH passer spontanément vers 7. Les solutions de HCl et de NH3 sont les seules qui peuvent à la longue perdre leur soluté (HCl ou NH3), car ces deux substances sont volatiles. Mais pour toutes les autres, le pH est stable, et ne changera pas au cours des mois et des années.

De toute façon, le pH final de l'eau pure aérée n'est pas 7, mais 5.5, à cause du gaz carbonique présent dans l'air qui acidifie un peu l'eau pure et l'eau de pluie.

[Gramon]

en passant, tes lentilles d'eau ne supportent peut-être pas n'importe quel pH, mettre une solution tampon permet de fixer le pH à un certain point et après tu sais qu'il ne vas pas bouger dans ton expérience.

[Elohir]

Merci pour vos réponses et votre aide,

J'aurais encore quelques questions à vous poser...

-Serait-il possible, de faire réagir les NO3- formés, par dissociation de HNO3 dans l'eau, avec une autre substance, de manière à obtenir un complexe ou précipité stable (non toxique pour le vivant: ici mes lentilles d'eau), et ainsi "supprimer" les NO3- formés?
CAR une trop forte concentration en nitrates tue les lentilles d'eau...

-Serait-il possible de répéter ce "protocole" avec les anions "accompagnant" les ions Ca2+ et Mg2+ ?

Encore une fois merci...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gramon]

c'est peut-être possible mais il faut penser que ce que tu précipite est neutre, donc tu va te retrouver avec d'autres espèces en solution.

si le problème est l'ion NO3- ça me parait beaucoup plus simple de changer d'acide. (pour par exemple HCl)

[Elohir]

Bonjour,

Mes questions ont trouvé leurs réponses grâce à vous, mais maintenant que j'ai commencé mes expériences (ou du moins essayer), quelques difficultés surgissent!!!

J'aurai voulu savoir si une solution avec une concentration en Ca2+ donnée (ou une dureté donnée), voit sa concentration en Ca2+, évoluer avec le temps, "c'est-à-dire" avec le CO2 atmosphérique?
Cette variation en concentration en Ca2+ peut-elle être négligée, sur une durée d'une semaine?

Les variations de pH dues aux réctions du Ca2+ avec le CO2 peuvent-elles aussi être négligées, sur la même durée?

Ces solutions à pH fixée, mais qui ne sont pas des solutions tampon, sont destinées à mettre en culture des lentilles d'eau dans différents milieux, à pH variables. Un suivi pHmétrique permet d'observer l'évolution du pH, dû à la culture des lentilles d'eau.
MAIS en seulement deux jours le pH initial de 5,14 est passé à un pH de 6,61!!! Est-ce normal???
Je me demande si le fait que je n'ai pas d'agitateur magnétique pour ma prise de pH, y est pour quelquechose?
A votre avis?
La deuxième hypothèse est que le KNOP (engrais) que je rajoute à mes solutions initiales pour que les lentilles d'eau puissent pousser, ne ferait pas varier lui aussi le pH?
Un second avis?
Troisième hypothèse: l'eau distillée étant naturellement à pH=6,5, fait tendre toute la solution à ce même pH???

Merci

PS: pour fabriquer un litre de KNOP, on rajoute à un litre d'eau distillée:
-1g de nitrate de calcium
-0,25g de nitrate de potassium
-0,25g de phosphate monopotassique
-0,25g de sulfate de magnésium
-traces de phosphate de fer

[Gramon]

une semaine c'est peut-être un peu long pour négliger la durée, tu pourrais peut-être faire un blanc pour voire (sans lantille d'eau, et avec un antibiotique pour ne pas avoir de bactéries).

pour la prise du pH, tu ne devrais pas avoir besoin d'agitateur magnétique.

sinon, je te conseille de faire des essais, par exemple tu ajoute de ton engrais dans une solution sans lentille pour prouver qu'il ne fait pas varier le pH.