Question existentielle aquariophile

[Mhymir]

Bonjour, depuis que j'ai commencé l'aquariophilie, on me rabâche qu'injecter de l'air via un bulleur ou de brasser la surface de l'eau dégaze le CO2 et par là même, augmente le pH.

L'expérience le démontre facilement, mais je n'arrive pas à mobiliser mes vieux souvenirs et mes maigres connaissances pour expliciter ce qui se produit.
Parce qu'après tout en injectant de l'air, on ajoute du CO2
Les pistes trouvées : oxydo réduction, H2CO3 + H+ ->H2O + CO2... donc, j'ai les pistes, mais je n'arrive pas à aboutir. Il doit me manquer des connaissances et/ou des informations.
J'espère ne pas avoir posé une question idiote et que vous pourrez m'aider à avancer, merci et bonne journée à tous
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[40CDV20]

Bjr,
Il faut préciser d'entrée s'il s'agit d'un bac d'eau douce ou d'eau de mer. Dans le premier cas (hors cas très particulier des lacs africains) il s'agit d'un bac planté voire fortement planté.
Cdt

[moco]

Bonjour,
Enlever du CO2 revient à enlever un acide faible. Et enlever un acide faire revient à se rapprocher de la neutralité, donc de pH 7. Et comme le CO2 atmosphérique rend l'eau légèrement acide avec un pH voisin de 5, son élimination revient à légèrement augmenter le pH. Mais l'effet n'est pas très important.

[Sethy]

Les poissons et les microorganismes en général produisent du CO2 et consomment de l'Oxygène (sauf les plantes à Chlorophylles qui le nuit font pareil mais le jour produisent de l'Oxygène au dépend du CO2).

Il existe une loi, appelée loi de Henry qui énonce que le rapport entre le CO2 présent dans l'air au dessus de l'eau et du CO2 présent dans l'eau est une constante.

Prenons un cas concret, la canette de soda gazeux (ou de bière). Lorsqu'on l'achète, elle est sous pression ou plus exactement la phase gazeuse au dessus du liquide est à une forte pression et composé pour une bonne partie de CO2. On l'a dit, la quantité de CO2 dissout dans la boisson est proportionnelle à la quantité de CO2 présent dans la phase gazeuse au dessus. Pour être complet, on parle de pression partielle mais ça ne modifie en rien la perception classique du phénomène.

Lorsqu'on ouvre la canette bien refroidie et dans un frigo depuis longtemps (donc à l'équilibre de température, de pression, et la loi de Henry est respectée), la pression au dessus (et donc la quantité de CO2) au dessus chute brutalement. Dès ce moment, la loi de Henry n'est plus respectée et la boisson va lentement dégazé son CO2 pour rétablir cet équilibre. Quand cela va-t-il s'arrêter ? Quand la pression (partielle) de CO2 dans la boisson sera exactement la même que dans l'air. Pourquoi dans l'air, car le gaz qui est contenu dans la partie supérieure canette va être progressivement (et continuellement) remplacé par de l'air.

Est-ce rapide ? Oui, au début mais après c'est un processus lent. Mais toute agitation, par exemple verser la boisson dans un verre va accélérer ce retour à l'équilibre (la boisson "mousse" en éliminant du CO2). L'agitation a deux effets, le premier c'est de mettre plus rapidement au contact de l'air le liquide, la seconde, c'est fournir l'énergie d'activation nécessaire au gaz contenu dans le liquide pour s'échapper.

Ici, en faisant buller de l'air dans l'aquarium, on conjugue également ces deux effets. D'abord on favorise les échanges gazeux (et donc le retour à l'équilibre) ensuite on favorise les phénomènes de diffusion par le brassage et tous les autres phénomènes qui seraient des freins à l'échappement du CO2.

Ce qu'il faut savoir, c'est que le CO2 joue souvent un role très important dans le pH car il est partie prenante des tampons qui stabilisent celui-ci.

Même nous, nous sommes sensibles à ce phénomène. Lorsqu'on gonfle un matelas pneumatique à la bouche, après un temps, on a la tête qui tourne. La raison est la même. En inspirant et respirant fortement, on fait baisser la pression partielle de CO2 dans les poumons. Le sang dont la concentration en CO2 est également en équilibre avec le CO2 des poumons va perdre du CO2, le pH devient plus basique et on a le phénomène connu sous le nom d'alcalose respiratoire.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mhymir]

Bonjour, désolé ma réponse n'a pas été publiée hier, j'ai dû faire une fausse manip. Je vous reponds ou plutôt je vais reposer et reformuler mes questions en début d'après-midi.

[ecolami]

Bonjour,
Les réponses 3 et 4 que tu as reçues sont très bien détaillées et claires il n'est pas possible de faire mieux.
A moins que tu change complètement la question mais alors crée une autre discussion.

[Mhymir]

Bonjour,
En effet, c'est très détaillé, mais ça soulève d'autres questions, je me suis permis de rechercher encore en m'appuyant sur ces renseignements justement.
1) il s'agit d'eau douce et pas d'eau de mer, en effet, ça doit avoir une importance.
2) j'ai lu un peu sur la loi de Henry et sur Wikipedia (pardon pour cette référence du pauvre), il y est indiqué que cette loi s'appliquerait uniquement si le gaz ne réagit pas chimiquement avec l'eau. Ce qui semblerait être le cas avec la formation de H2CO3.
3) Par ailleurs, expérimentalement, je me suis bien rendu compte des effets, comme pour les exemples de la célèbre boisson gazeuse, cependant, je ne trouve pas ce qui, chimiquement, se produit. Une réaction avec les ions H+ sur H2CO3 justement? Une question de proportionnalité entre les concentrations de O2 et de CO2 injectés? Je suis toujours dans la perplexité
4) Pardon d'insister, j'exprime peut-être mal mes questions : je sais/vois bien le résultat, le taux de CO2 baisse en brassant et en injectant de l'air (O2 et CO2 compris donc). Ce que j'aimerais comprendre ce sont les réactions chimiques/physiques qui induisent le résultat. Pour le moment, à part la loi de Henry qui donne une piste mais qui soulève à son tour une question, j'ai eu plus une confirmation des effets, mais pas une explication de ce qui se passe.
Je vous remercie en tout cas pour le temps que vous avez pris à essayer de m'aider, c'est très gentil de votre part à tous.

[ecolami]

Bonjour,
En effet, c'est très détaillé, mais ça soulève d'autres questions, je me suis permis de rechercher encore en m'appuyant sur ces renseignements justement.
1) il s'agit d'eau douce et pas d'eau de mer, en effet, ça doit avoir une importance.
2) j'ai lu un peu sur la loi de Henry et sur Wikipedia (pardon pour cette référence du pauvre), il y est indiqué que cette loi s'appliquerait uniquement si le gaz ne réagit pas chimiquement avec l'eau. Ce qui semblerait être le cas avec la formation de H2CO3.
3) Par ailleurs, expérimentalement, je me suis bien rendu compte des effets, comme pour les exemples de la célèbre boisson gazeuse, cependant, je ne trouve pas ce qui, chimiquement, se produit. Une réaction avec les ions H+ sur H2CO3 justement? Une question de proportionnalité entre les concentrations de O2 et de CO2 injectés? Je suis toujours dans la perplexité
4) Pardon d'insister, j'exprime peut-être mal mes questions : je sais/vois bien le résultat, le taux de CO2 baisse en brassant et en injectant de l'air (O2 et CO2 compris donc). Ce que j'aimerais comprendre ce sont les réactions chimiques/physiques qui induisent le résultat. Pour le moment, à part la loi de Henry qui donne une piste mais qui soulève à son tour une question, j'ai eu plus une confirmation des effets, mais pas une explication de ce qui se passe.
Je vous remercie en tout cas pour le temps que vous avez pris à essayer de m'aider, c'est très gentil de votre part à tous.

Bonjour,
J'ai surligné une affirmation erronée: le gaz carbonique se dissout dans l'eau en produisant l'acide carbonique mais la réaction est équilibrée et la teneur en acide est trés limitée a pression ambiante. L'injection d'air chasse plus vite l'excès de CO2 c'est tout, il n'y a vraiment rien d'autre à ajouter.
Eau douce ou eau de mer importent peu en l'occurence.

[Sethy]

En fait tout n'est qu'équilibre et à chaque fois qu'il y a un équilibre, une équation peut être écrite.

CO2(air) <-> CO2 (dissout)
CO2(dissout) + H2O <-> H2CO3
H2CO3 <-> H+ + HCO3-
HCO3- <-> H+ + CO3--

Le premier équilibre est régit par la loi de Henry :


Imaginons que la valeur de K soit 10 (je ne m'embête pas des unités). si pCO2 vaut 10, alors forcément [CO2] dissout vaut 1.

Si l'air ambiant ne contient pas 10 "CO2" mais 1, alors forcément le [CO2] dissout, à l'équilibre vaudra 0,1 puisque le rapport doit toujours valoir 10 (10/1 = 1/0,1 = 10).

Evidemment, les autres équilibres dont les équations sont :



vont à leur tour être affecté puisque la quantité de CO2 dissout a chuté, donc la quantité de H2CO3 va chuter, et toutes les autres.

Ca, c'est le cas simple, où il n'y a que de l'eau et du CO2 (en gros c'est ce qui se passe quand on ouvre une canette d'eau gazeuse).

Mais il y aussi la dureté temporaire faite d'ion HCO3- et de Calcium, ces hydrongénocarbonates viennent de l'eau avec laquelle on a rempli l' aquarium qui en contient une bonne part. Et il faut tenir compte de ces ions en plus et qui sont d'ailleurs responsables en partie de l'effet tampon.

Oui mais au contact de l'eau, il y a aussi du calcaire non dissout (dans le sable comme l'aragonite, les coquilles, etc.)

Or ce calcaire est peu soluble mais pas insolubles. L'équilibre de dissolution est : CaCO3 <-> Ca++ + CO3--, avec une constante d'équilibre qui vaut :



Voilà une petite idée des équilibres mis en jeu. Je persiste à penser que mon premier post était plus clair.

Et en plus, il est vrai que faire barboter un gaz dans un liquide à tendance à saturer ce liquide dans ce gaz et en chasser les autres gaz dissout. Pour la polarographie, on fait buller de l'azote pour chasser l'oxygène.

[40CDV20]

Bsr,
Je ne comprends pas bien la démarche de Mhymir.
Est ce une saine gesticulation neuronale (c'est toujours mieux que de regarder la TV, bien que le bénéfice sera difficile à placer dans un plan drague), ou rencontre t-il un problème dans son hobby et auquel cas lequel ?
Si c'est le second cas je ne vois pas très bien l’intérêt de compliquer. Il suffit de commencer par déterminer le diagramme de distribution (ou prédominance si on préfère) de notre vieux bon CO2 et regarder ce qui se passe si on a un bac de type "eau noire" à pH4, un bac hollandais autour de 5.5, un basique eau douce de 6 à 7 , un marin entre 8.2 et 8,4, plus pointu un récifal, et pour finir un malawi/tanganiika d'eau douce à quasi 9.5.
La suggestion de Sethy de disposer d'un substrat en calcite ou aragonite prend tout son sens en marin/récifal, par contre avec un rio négro les poissons flottent en moins de 24h !
Cdt

[Sethy]

La suggestion de Sethy de disposer d'un substrat en calcite ou aragonite prend tout son sens en marin/récifal, par contre avec un rio négro les poissons flottent en moins de 24h !
Cdt

Arf, je suis démasqué. Je bave devant un récifal mais le waf ...