TP indice permanganate

TP BIOCHIMIE 1 ère STL BGB

RECHERCHE DES MATIÈRES ORGANIQUES DANS UNE EAU

Les matières organiques d'une eau sont d'origines diverses :� animale : cadavres, excréments � végétale : débris de végétaux en décomposition.� bactérienne.� ndustrielle : rejets organiques.

La législation française impose des critères de qualité pour les eaux destinées à la consommation humaine :paramètres organoleptiques, physico-chimiques, paramètres concernant des substances indésirables, paramètresconcernant des substances toxiques, paramètres microbiologiques, pesticides et apparentés (décret n0 91-257 du 7mars 1991). Pour les matières organiques, on relève que « l'oxydabilité au permanganate de potassium, mesuréeaprès 10 minutes en milieu acide, à chaud, doit être inférieure ou égale à 5 mg/L en oxygène ».

D'autres essais permettent d'apprécier la quantité de matière organique de l'eau� dosage de l'oxygène cédé par le permanganate de potassium en milieu alcalin, à chaud� demande chimique en oxygène (D.C.O.) ou quantité d'oxygène en mg consommée par les matières

oxydables d'un litre d'eau à analyser par traitement au dichromate de potassium en milieu acide et àl'ébullition� demande biochimique en oxygène (D.B.O.) ou quantité d'oxygène en mg consommée (après incubation 5jours à l'obscurité dans une enceinte réglée à 20°C) par certaines matières organiques présentes dans unlitre d'eau, notamment pour assurer leur dégradation par voie biologique.

Seule la détermination de l'oxydabilité au permanganate de potassium, à chaud et en milieu acide, sera exposée ici.

1. Principe et définition

1.1. Définition de l'indice permanganateL’indice permanganate d'une eau correspond à la quantité d'oxygène exprimée en mg/L, cédé par l’ionpermanganate et consommée par les matières oxydables contenues dans un litre d'eau.C’est une mesure conventionnelle de la contamination d’un échantillon d’eau par des matièresorganiques. Sa détermination est utilisée essentiellement pour juger de la qualité des eaux destinées à laconsommation humaine et des eaux brutes souterraines et superficielles.Contrairement à la D.C.O., l'indice permanganate n'est pas une évaluation de la teneur totale en matièresorganiques, de nombreux composés n'étant que partiellement oxydés.

1.2. Principe - Équations de réactionsOn oxyde par un excès de permanganate de potassium. En milieu acide et à ébullition (10 min), desmatières oxydables contenues dans la prise d'essai de l'échantillon.On réduit l'excès de permanganate par une solution d'oxalate de sodium en excès connu.On titre en retour l'excès d'oxalate par le permanganate de potassium.

Demi-réaction de réduction du permanganateMnO4

- � Mn2+

Demi-réaction d'oxydation de la matière organiquematière organique � matière organique oxydée + n e-

Demi-réaction d'oxydation de l'oxalateC2O4

2- � 2CO2

En fin de dosage, le nombre de moles d'électrons cédés est égal au nombre de moles d'électrons captés.

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2. Expression des résultatsOn supposera que les matières organiques réagissent directement avec le permanganate, sans tenir compte desréactions intermédiaires.On calculera le nombre de moles d'électrons échangées par litre d'eau (et non pas le nombre de moles dematière organique car on ne connaît pas la formule des composés actifs).A partir de cette valeur. sachant que les électrons ont été fixés par l'oxygène :

0 + 2e- � O2-

On pourra calculer la quantité d'oxygène consommée par les matières oxydables.Calcul de l'indice permanganateSoient:

- f le facteur de dilution éventuel de l'échantillon.- Ce- le nombre de moles d'électrons échangés par litre de prise d'essai d'échantillon ; au virage, le

nombre de moles d'électrons captés est égal au nombre de moles d'électrons cédés.

nombre de moles d'électronscédés par la matière organique Ce-.E

nombre de moles d’électrons captés par KMnO4 5. CKMnO4.V1

nombre de moles d'électronscédés par Na2C2O4 2.CNa2C2O4.V2

nombre de moles d'électronscaptés par KMnO4 5.CKMnO4.V3

Soit :

5. CKMnO4.V1 + 5. CKMnO4.V3 = 2.CNa2C2O4.V2 + Ce-.E

On en déduit :

D'après la demi-réaction de réduction de l'oxygène, 16 g d'oxygène fixent 2 moles d'électrons.

Ce- moles d'électrons correspondent donc à :

16.Ce-/2 g d'oxygène consommé par L de prise d'essai d'échantillon

En remplaçant Ce- par sa valeur, on obtient indice permanganate (en mg d’O2/L d’échantillon) :

Faire l'application numérique.


Ce- =

IP =


1. Protocole opératoire

1.1. Étalonnage d’une solution de permanganate de potassium

1.1.1. Déterminer la masse m de sel de Mohr à peser pour effectuer l'étalonnage de lasolution de KMnO4 de concentration molaire CKMnO4 voisine de 0,002 mol/L.

Sel de Mohr : FeSO4, (NH4)2SO4, 6H2O. M(Sel de Mohr) = 392,16 g/mol.

1.1.2.Déterminer la masse m' de sel de Mohr à peser pour préparer un volume Vfiole =100 mL d'une solution permettant d'effectuer le dosage.

1.1.3.On préparera deux solutions au moins et un essai sera réalisé sur chaque solution.

1.1.4.Etalonnage

Dans un erlen de 250 mL, introduire :� VSDM = 10 mL de la solution de sel de Mohr préparée.� 10 mL d'H2SO4 au 1/10.Verser la solution de KMnO4 placée dans la burette jusqu'au virage. Soit VKMnO4

le volume versé.

1.2. Détermination de l’indice permanganate de l’échantillon

Dans un erlen de 250 mL, introduire :� VH2O = 100 mL de l’eau à analyser� Ajouter 20 mL d’acide sulfurique à 2,2 mol/L.� Porter à ébullition douce.

� Ajouter V1 = 20 mL de la solution de KMnO4 de concentration molaire CKMnO4 àenviron 2 mmol/L (solution précédemment étalonnée).

� Après 10 minutes d’ébullition, ajouter V2 = 20 mL de solution d’oxalate de sodiumde concentration molaire CNa2C2O4 = 5 mmol/L.

Titrer après décoloration, alors que la solution est encore chaude, avec la solution depermanganate de potassium étalonnée jusqu’à apparition d’une coloration rosepersistant au moins 30 secondes. Soit V3 le volume de solution de KMnO4 versé.

2. Expression des résultats

� Réunir les résultats expérimentaux de la première partie dans un tableau.� Déterminer l'expression littérale donnant la concentration molaire de la solution de

KMnO4.� Applications numériques.� Réaliser la moyenne si l’erreur est inférieure à 1 %.� Calculer l’indice permanganate de l’eau analysée.


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