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Contenu du cours
L’atmosphère (cycles de O, C et N)L’eauLes sols
Les stocks d’eau en kmcube
Les réservoirs Les stocks
Océans 1 350 000 000
Eaux continentales 35 976 700
Glaciers 27 500 000
Eaux souterraines 8 200 000
Mers intérieures 105 000
Lacs d’eau douce 100 000
Humidité des sols 70 000
Rivières 1 700
Atmosphère (humidité de l’air) 13 000
Biosphère ( cellules vivantes) 1 100
Les stocks d’eau en km3
L'eau de l'hydrosphère Les eaux douces
Distribution de l’eau sur terre
Océans: 97%
Glaciers: 2,1%
Eau douce: 0,8%
Pour 4l d’eau, il y a 100ml d’eau douce, 25 ml d’eau douce liquide et seulement 1 goutte d’eau utilisable.
On utilise de 10 a 600 l/j par habitant et 4000 l/j-habitant pour l’industrie
Évaporation Vapeur d'eau ou Transpiration Précipitations
Il y a trois cycles de l’eau:
1-Mer-air-mer 2-Mer-air-terre-mer 3-Terre-air-terre
1: évaporation, 2: condensation, 3:transpiration, 4:précipitations,5: ruissellement, 6:infiltration
La dynamique du cycle de l’eau:En moyenne, 65% des précipitations qui arrivent à terre s’évaporent,
24% ruissellent et 11% s’infiltrent.
Évaporation sur les océans 425 000
Évaporation sur les continents
71 000
Précipitations sur les océans
385 000
Précipitations sur les continents
111 000
Apport des cours d’eau aux océans
40 000
L’érosion des sols est due a l’eau liquide et la glace
Les réservoirs Les temps de résidence
Océans 2 500 ans
Eaux continentales
Glaciers 1 600 à 9 700 ans
Eaux souterraines 1 400 ans
Mers intérieures 250 ans pour la mer Caspienne
Lacs d’eau douce 17 ans pour les grands lacs1 an pour les autres lacs
Humidité des sols 1 an
Rivières 16 jours
Atmosphère (humidité de l’air)
8 jours
Biosphère ( cellules vivantes)
quelques heures
Une partie de l’eau est sous forme d’hydrates
ou d’hydroxydes métalliques
La purification de l’eau:
Pour l’eau potable: purification naturelle (eaux minérales) ou
Décantation-filtration-floculation-stérilisation;
Pour l’eau industrielle (refroidissement, lavage, vapocraquage):
Déminéralisation, adoucissement, distillation, ultrafiltration, osmose inverse
Traitement des eaux usées: boues activées, clarification, filtre a sable, bioréacteurs a menbranes.
Unités d’ultrafiltration sur membranes
Le phénomène d'osmose se traduit par un flux d'eau dirigé de la solution diluée vers la solution concentrée.
V = (m/M)RT
En appliquant une pression sur la solution concentrée, la quantité d'eau transférée par osmose va diminuer. Il arrivera un moment où la pression appliquée sera telle que le flux d'eau va s'annuler
Une augmentation de la pression au delà de la pression osmotique va se traduire par un flux d'eau de la solution concentrée vers la solution diluée: c'est le phénomène d'osmose inverse.
L’eau a un moment dipolaire de 1,85 Debye,
Un angle HOH de 104,5 °,
Un lien O-H de 95,7 pm
L’énergie de liaison est forte: 462 kJ/mole
La liaison hydrogène, …..
est plus longue (175 pm) que la liaison O-H (100 pm)
Liaison O-H = 492.2 kJ mol-1
Liaison hydrogène = 23.3 kJ mol-1
Les multiples liaisons hydrogène expliquent le point de fusion et le point d’ébullition élevés de l’eau
L’équation de Clausius Clapeyron permet de relier la pression a la température d’ébullition, grâce a l’enthalpie de vaporisation (H)
Par exemple, en altitude, ave une pression de 0,7 bar, l’équation montre:
Ln(O,7/1) = - (40700/8,314) (1/T2 – 1/373) soit T2 = 363K
Sur le Mont Everest (0,36 bar), l’eau bout a 82°C!
La glace a une structure hexagonale
Cristaux de glace (© Rasmussen and Libbrecht , Y. Furukawa, www.snowcrystals.com)
L’eau et la glace forment des liaisons hydrogène
La glace est plus légère que l’eau: les liaisons hydrogène fixes tiennent les molécules à distance constante
Dans la molécule d’eau,
l’oxygène est hybridé sp3
La molécules d’eau est dans un environnement tétraédrique
Les molécules d’eau sont dans un environnement tétraédrique
Les orbitales moléculaires de l’eau
Orbitales atomiques de l’oxygène
Orbitales 1s atomiques de deux hydrogènes
Orbitales moléculaires
liantes
antiliantes
non-liantes
O
HHH
HHO
HHO
HHO
HHO
HHO O H
H
O H
+
L’acide H3O+
est en fait
H9O4+
La base OH-
est en fait
H7O4-
Assemblages de quatre molécules dans l’eau
Formation d’agrégats dans l’eau
La dissolution du sel se fait par solvatation
