Cours complet de la physique-chimie pour les élèves de 1ère L et ES

Ce cours très complet vous permettra d'acquérir toutes les notions nécessaires pour réussir votre année. Vous y trouverez des graphiques, des tableaux, et des schémas pour accompagner les explications

Publié le : lundi 20 janvier 2014
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Programme officiel : NOTIONS ET CONTENUS
La représentation visuelle
L’œil : système optique et formation des images :
-Conditions de visibilité d’un objet
-Approche historique de la conception de la vision.
-Modèle réduit de l’œil.
-Lentilles minces convergentes, divergentes. Éléments caractéristiques d'une lentille mince convergente : centre optique, axe optique, foyers,
distance focale.
-Construction géométrique de l'image d'un petit objet. Images formées par les lentilles minces convergentes plan donnée par une lentille
convergente.
L’œil, accommodation, défauts et corrections :
-Formation des images sur la rétine ; nécessité de l’accommodation.
-Punctum proximum et punctum remotum.
-Défauts de l’œil : myopie, hypermétropie et presbytie.
-Principe de correction de ces défauts par des lentilles minces ou par modification de la courbure de la cornée ; vergence.
Couleurs et arts :
-Colorants et pigments. Approche historique. Influence d’un ou plusieurs paramètres sur la couleur
de certaines espèces chimiques.
-Synthèse soustractive ; synthèse additive.
-Application à la peinture et à l’impression couleur.
Nourrir l'humanité
Vers une agriculture durable au niveau de la planète
-Qualité des sols et de l’eau
-Le sol : milieu d’échanges de matière.
-Engrais et produits phytosanitaires ; composition chimique
-Eau de source, eau minérale, eau du robinet ; composition chimique d’une eau de consommation.
-Critères physico-chimiques de potabilité d’une eau.
-Traitement des eaux naturelles.
Conservation des aliments
-Effet du dioxygène de l’air et de la lumière sur certains aliments.
-Rôle de la lumière et de la température dans l’oxydation des produits naturels.
-Conservation des aliments par procédé physique et par procédé chimique
Se nourrir au quotidien : exemple des émulsions
-Structure simplifiée des lipides.
-Espèces tensioactives ; partie hydrophile, partie hydrophobe.
-Formation de micelles
Le défi énergétique
Activités humaines et besoins en énergie :
-Besoins énergétiques engendrés par les activités humaines : industries, transports, usages domestiques.
-Quantification de ces besoins : puissance, énergie.
Utilisation des ressources énergétiques disponibles :
-Ressources énergétiques et durées caractéristiques associées (durée de formation et durée estimée d'exploitation des réserves). non renouvelables :
- fossiles (charbon, pétroles et gaz naturels) ;
- fissiles (Uranium : isotopes, 92 U : isotope fissile).
-Ressources renouvelables.
-Le Soleil, source de rayonnement.
-Conversion d’énergie.
-Centrale électrique thermique à combustible fossile ou nucléaire
-Réaction de combustion. de fission.
-Réaction de fusion.
-Le Soleil, siège de réactions de fusion nucléaire.
-Exploitation des ressources renouvelables.
Optimisation de la gestion et de l’utilisation de l'énergie : -Transport et stockage de l’énergie.
-Accumulateur électrochimique et pile à combustible.
-Sous-produits de l'industrie nucléaire. Décroissance radioactive.
-Effet de serreImages formées par les lentilles minces convergentes
La représentation visuelle
· Savoir que lors de la vision d’une image à travers un système optique la lumière issue de l’objet pénètre dans Objectifs :
l’œil après un parcours non rectiligne et que le cerveau l’interprète comme venant en ligne droite.
· Localiser expérimentalement une image.
· Déterminer graphiquement la position et la grandeur de l’image d’un objet crée par une lentille convergente.
· Schématiser une lentille mince convergente et indiquer les positions de ses foyers et du centre optique.
1 . Images données par une lentille convergente
1.1. Généralités sur les lentilles
Définition : une lentille est un milieu transparent limité par deux surfaces sphériques ou par une surface plane
et une surface sphérique. Une lentille est dite mince si l’épaisseur du centre de la lentille est très inférieure aux
rayons des dioptres sphériques qui la limitent.
Représentation schématique d’une lentille mince :
Lentille convergente Lentille divergente
Axe optique Axe optique
O O
Centre optiquecentre optique
Effet des lentilles sur un faisceau de rayons parallèles :
Une lentille convergente rend convergent un Une lentille divergente rend divergent un faisceau
faisceau de rayons parallèles. de rayons parallèles.
O
O
1.2. Caractéristiques d’une lentille mince convergente
 Axe optique : C’est la droite joignant les centres des deux surfaces sphériques de la lentille.
 Centre optique : noté O, c’est l’intersection de
l’axe optique et de la lentille.
Tout rayon lumineux passant par le centre optique
Od’une lentille mince convergente ne subit aucune
déviation.
Par convention, on oriente l’axe optique dans le sens de propagation de la lumière et on choisit pour origine le
centre optique.
 Foyer image : Tout rayon incident parallèle à l’axe
optique émerge de la lentille en passant par le foyer
O F’image noté F’. Foyer objet : Tout rayon incident issu d’un point
particulier de l’axe optique, appelé foyer objet et noté F,
O F’Fémerge parallèlement à l’axe optique.
f ' Distance focale : C’est la grandeur algébrique, elle est notée , c’est la distance entre le centre optique et
le foyer image F’.
f 'Pour une lentille convergente, est toujours positive, elle est exprimée en mètres.
f ' f '
O F’F
 Vergence : Elle est notée C, c’est l’inverse de la distance focale, elle est exprimée en dioptries .
1
C = f ' avec en m et C en dioptries .
f '
Une lentille convergente a une distance focale positive (F' situé après la lentille) donc une vergence positive.
Une lentille divergente a une distance focale négative (F' situé avant la lentille) donc une vergence négative.
1.3. Construction graphique de l’image d’un objet AB
Soit un objet AB, plan et perpendiculaire à l’axe optique.
Pour simplifier, l’objet AB est représenté par une flèche avec A sur l’axe optique.
L’image A’B’ de l’objet AB donné par une lentille convergente appartient aussi à un plan perpendiculaire à
l’axe optique.
Pour construire l’image A’B’, il suffit de construire le point image B’ du point objet B, A étant sur l’axe
optique, A’ le sera également et sera la projection orthogonale de B’ sur l’axe optique.
Pour construire le point image B’ du point objet B, il faut construire deux rayons particuliers parmi les trois
suivants :
Le rayon issu de B passant par le centre optique n’est pas dévié.
Le rayon issu de B, parallèle à l’axe optique émerge de la lentille en passant par le foyer image F’
Le rayon issu de B passant par le foyer objet F émerge de la lentille parallèlement à l’axe optique
Le point image B’ se trouve à l’intersection de ces rayons.
B
F’ A’
OA F
B’L' Œil, accommodation, défauts et corrections
La représentation visuelle
I Voir de loin, voir de près : nécessité de l'accommodation
Objet éloigné :
Lorsque l'objet observé est éloigné, le corps cilaire ( qui est un muscle ) est contracté, le cristallin est peu
bombé donc peu convergent. L’œil est au repos, l'image de l'objet se forme exactement sur la rétine.
Objet rapproché :
Si le cristallin reste tel qu'il est lorsque l'objet est éloigné, l'image se forme derrière la lentille. L'objet vu est
donc flou. Afin d'obtenir une image nette sur la rétine, le cristallin doit devenir plus convergent, sa courbure
doit être modifiée, c'est l'accommodation.
Pendant l'accommodation, le corps ciliaire se relâche, le cristallin n'est plus soumis à la tension des ligaments
qui le rattachent au corps ciliaire. Il change de forme et sa courbure augmente, il devient plus convergent.
L'image de l'objet se forme sur la rétine.II Le punctum proximum (PP) et le punctum remotum (PR) :
On appelle punctum proximum (PP)d'un œil, le point le plus proche que l'on peut observer distinctement. Il
s'éloigne avec l'âge (presbytie). Pour un œil normal le PP est estimé à 25cm de l’œil.
On appelle punctum remotum (PR)d'un œil, le point le plus éloigné que l'on peut observer distinctement. Pour
un œil normal le punctum remotum est à l'infini.
III Défauts de l’œil : myopie, hypermétropie et presbytie :
1° La myopie :
La myopie (mot d'origine grecque, muôpia) est un trouble de la vision où la personne voit les objets plus flous
avec leur éloignement.
Alors qu'il devrait être à l'infini (5 mètres en pratique), le punctum rémotum(le point le plus éloigné encore vu
net) est entre le nez ("myope comme une taupe") et 5 mètres, selon le degré de myopie.
L'image d'un objet situé à l'"infini" se forme en avant de la rétine . La vision est alors trouble (dessin1). On
effectue une correction à l'aide d'une lentille divergente(dessin2)
2° L'hypermétropie :
D'un point de vue optique pur l'hypermétropie est le contraire de la myopie: les objets distants seraient
focalisés en arrière de la rétine(dessin 1). On n'effectue la correction à l'aide d'une lentille convergente(dessin
2).
3° La presbytie : La presbytie vient d'une diminution du pouvoir d’accommodation de l’œil empêchant de
voir les objets proches. Elle commence le plus souvent vers 50 ans (perte de souplesse du cristallin) et se
corrige avec des verres convergents.Couleurs et arts
La représentation visuelle
Distinguons les objets qui émettent leur propre lumière (Soleil, ampoule parcourue par un courant électrique, feu, objet très chaud
(lave), ver luisant … ) que l'on qualifie de source de lumière primaire et les objets qui ont besoin d'être éclairé pour être visible et
que l'on qualifie de sources de lumière secondaire.
La lumière visible est une onde (radiation) électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 400nanomètres (violet) et
800nanomètres (rouge) (rappel de seconde)
violet bleu vert jaune Orange rouge
LONGUEUR D’ONDE (nm) 400 à 424 424 à 491 491 à 575 575 à 595 595 à 647 647 à 740
Une couleur primaire ou élémentaire est une couleur dont le mélange avec ses homologues permet de reproduire une grande
palette de couleurs (théoriquement l'ensemble des couleurs visibles).
I La synthèse additive :
Typiquement cette synthèse correspond au fonctionnement des écrans TV et des écrans d'ordinateurs ainsi qu'à la
superposition de lumière issues de projecteurs.
« La loi de la synthèse trichrome permet reproduire une sensation colorée quelconque en mélangeant les trois couleurs primaires.
Cette loi suggère l’existence dans la rétine de trois sortes de cellules photo-réceptrices sensibles au rouge, au vert et au bleu (les
cônes). Dès 1802, Young puis Helmholtz ont avancé cette hypothèse, confirmée plus tard par différentes analyses physiologiques et
biochimiques. … La synthèse additive est donc rendue possible par la façon dont l'œil humain détecte la couleur ; ce n'est pas une
propriété intrinsèque de la lumière. »http://fr.wikipedia.org/wiki/Synth%C3%A8se_additive
couleurs primaires couleurs secondaires Synthèse des couleurs bilan
R+V = J
rouge(R), vert(V), bleu(B) jaune(J), magenta(M), cyan(C) R+B = M
B+V = C
Le cyan devient la couleur complémentaire du rouge et inversement : (rouge + cyan = blanc)
Le jaune devient la couleur complémentaire du bleu et inversement : (jaune + bleu = blanc)
Le magenta devient la couleur complémentaire du vert et inversement : (magenta + vert = blanc)
II La synthèse soustractive :
Typiquement cette synthèse correspond au mélange des peintures et des encres ainsi qu'à la couleur des objets éclairés que nous
regardons.
La plupart des objets ne sont visibles que parce qu’ils sont éclairés par une source lumineuse extérieure.
Lorsque la lumière frappe la surface de ces objets, certaines couleurs sont absorbées, et d’autre renvoyées.(phénomène de diffusion).
Dans ce cas, les seules couleurs que nous percevons sont celles que la surface revoie. Ainsi, un objet nous paraît rouge (une tomate,
par exemple )parce qu’il est capable de renvoyer les radiations rouges en absorbant les autres. C’est la méthode soustractive.
La synthèse soustractive consiste donc à partir de la lumière blanche, qui contient toutes les radiations entre 400 et 740nm) à
supprimer certaines radiations afin d’obtenir la couleur souhaitée. Dans cette méthode, les pigments, ou colorants absorbent les
ondes rouge, verte ou bleue, en les soustrayant au mélange composant la lumière blanche.
couleurs primaires couleurs secondaires synthèse bilan
M+C = B
jaune(J), magenta(M), cyan(C) rouge(R), vert(V), bleu(B) J+C = V
M+J = R
Le rouge est la couleur complémentaire du cyan (rouge + cyan = noir)
Le bleu est la couleur complémentaire du jaune (jaune + bleu = noir)
Le vert est la couleur complémentaire du magenta (magenta + vert = noir)
III le cercle chromatique :
Le cercle chromatique se présente avec les 3 couleurs primaires et les trois couleurs secondaires écartées d'un sixième de tour.
-Entre deux couleurs primaire de la synthèse additive, nous trouvons la couleur secondaire résultant de leur synthèse
additive.
Exemple : entre le vert et le bleu se trouve le cyan-Entre deux couleurs primaire de la synthèse soustractive, nous trouvons la couleur secondaire résultant de leur synthèse
soustractive.
Exemple : entre le cyan et le magenta se trouve le bleu
-Les couleurs complémentaires sont diamétralement opposées aux couleurs primaires correspondantes.
Exemple : face au rouge se trouve le cyan, sa couleur complémentaire.
Le cercle chromatique peut comporter que les couleurs primaires et secondaires, ou bien intégrer les couleurs tertiaires (résultant de
l'addition d'une couleur secondaire et d'une couleur primaire), ou encore se présenter sous une forme continue, proche du spectre de
la lumière blanche.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Cercle_chromatique
IV Colorants et pigments. Influence d’un ou plusieurs paramètres sur la couleur de certaines espèces chimiques :
Un colorant est une substance colorée soluble dans le milieu qui le contient.
Exemple : colorants dans les boisson : sirop de menthe ….
Un pigment est une substance colorée qui est insoluble dans le milieu qui le contient. Il est contitué de fines particules (0,3 à 2 μm)
colorées en suspension ou dispersées dans le milieu qui le contient. Ils sont très utilisés dans les peintures.
Exemple : les peintures rupestres (Lascaux)
La couleur de certaines espèces chimiques peut dépendre :
-du pH de la solution dans laquelle se trouve l’espèces chimique.
-de l’humidité de l’air.
-de l’exposition ou non à la lumière.
-du contact avec le dioxygène de l’air.
IV Application à la peinture et à l’impression couleur :
Les mélanges de peintures reposent sur le principe de la synthèse soustractive. Les couleurs primaires sont le cyan, le magenta et
le jaune. (trichromie)
L'imprimerie repose sur la synthèse soustractive (mélange des encres) : En plus des trois couleurs primaires (cyan, magenta,
jaune) , le noir est utilisé pour accentuer les teintes de gris. L'ensemble de ces quatre couleurs forme la quadrichromie.
Le pointillisme (ou néo-impressionnisme) : La technique picturale du pointillisme consiste à peindre par juxtaposition de petites
touches de peinture. En regardant de loin, l'observateur ne peut pas distinguer les taches de peintures. Celles-ci se comportent
comme des sources lumineuses dont les couleurs se mélangent lorsqu'elle arrivent à notre œil. Les couleurs primaires sont ici le
rouge, le bleu et le jaune. Les couleurs complémentaires le orange, le violet et le vert. Nous sommes proche de la synthèse additive
à ceci près que le vert est remplacé par le jaune. http://fr.wikipedia.org/wiki/Pointillisme
V Bilan :
Écran TV-ordinateur Mélanges peintures imprimerie pointillisme
Vitraux
synthèse additive soustractive soustractive(quadrichromie) Soustractive + additive
Couleurs primaires R-V-B M-J-C M-J-C-noir R-B-J
Couleurs M-J-C R-V-B R-V-B orange-violet-vert
secondairesLe sol : milieu d’échanges de matière - Engrais et produits phytosanitaires
Nourrir l'humanité

I Les besoins des plantes :
Élément chimique Forme assimilable Méthode d'absorption
Carbone C CO de l'air Photosynthèse (chlorophylle + lumière)2
Hydrogène H Eau du sol (H2O) Absorption par les racines
Oxygène O Eau du sol (H O) ; dioxygène (O ) de l'air Absorption par les racines respiration (nuit)2 2
- +Azote N Ions nitrates(NO ) et ammonium(NH ) présents dans Absorption par les racines3 4
le sol. Seules les légumineuses(trèfle, soja) sont
capables d'assimiler l'azote de l'air.
+Potassium K Ions potassium(K ) présents dans le sol Absorption par les racines
3-Phosphore P Ions phosphates(PO ) présents dans le sol Absorption par les racines4
Oligoéléments Faibles besoins Absorption par les racines
(Zn, Cl, Mn, Fe, B … )
II Le sol : milieu d'échanges de matière :
Le sol d’une profondeur de 0 à 2 mètres en climat tempéré, il a une double origine : minérale et organique(matière organique morte
et organismes vivants). Le sol est poreux avec 30 à 60 % de vides, où circulent de l’air et de l’eau. Dans un mètre carré de sol de
prairie permanente vivent en moyenne 260 millions d’êtres vivants, soit 1,5 tonnes, l’équivalent en poids de deux vaches sous terre.
Les habitants du sol décomposent la matière organique, libérant les éléments minéraux nutritifs nécessaires au développement des
racines et à la croissance des végétaux. C’est la minéralisation. De plus, ils mélangent le sol améliorant ainsi son aération, sa texture
et sa structure.
Les plantes absorbent un certains nombre d'élément chimiques sous forme d'ions. Les ions sont solubles dans l'eau (le principe de
la culture hors-sol : Les racines plongent directement dans une solution ionique). Cette solubilité des ions permet à la plante
d'absorber les ions présents dans le sol mais pose aussi le problème de la disparition des ions du sol ceux-ci étant entraînés par les
eaux de pluies. Le complexe argilo humique permet de retenir les ions dans le sol et constitue
ainsi une réserve d'éléments nutritifs pour la plate.
Le complexe argilo-humique (C.A.H.) : Les argiles s'associent à la matière organique du sol
(humus-déchets de végétaux) pour former un complexe argilo humique.
La structure en feuillet des argiles confère au complexe une puissante charge négative qui attire
2+ + + 2+les nombreux cations (ions de charge positive) libres de la solution du sol (Ca , K , H , Na ,
etc.). Le complexe argilo-humique est ainsi un véritable réservoir d’éléments nutritifs pour la
culture qui échange en permanence des ions avec la solution du sol environnante
Rappel : Des charges de même signe se repoussent, des charge de signe contraire s'attirent (le
+ + 2+C.A.H. Chargé négativement retient les cations de charge positive(K , NH …). Les ions Ca a la 4
surface du C.A.H. attirent les ions phosphates(anions))
III Les engrais :
Les engrais sont le plus souvent des mélanges d'éléments minéraux, destinées à apporter aux plantes des compléments d'éléments
nutritifs, de façon à améliorer leur croissance, et à augmenter le rendement et la qualité des cultures. L'action consistant à apporter un
engrais s'appelle la fertilisation.
Les engrais furent utilisés dès l'Antiquité, où l'on ajoutait au sol, de façon empirique, les phosphates des os, calcinés ou non, l'azote
des fumures animales et humaines, le potassium des cendres.
Ils apportent à la plante sous une forme assimilable les éléments nutritifs dont celle-ci a besoin.
Engrais produits par l'industrie chimique : Ils apportent essentiellement les éléments azote (N), phosphore(P) et potassium(K)
- + 3- - 2- +sous forme assimilable pour la plante (NO , NH ,PO (H PO , HPO ), K ). On parle d'engrais NPK.3 4 4 2 4 4
Exemples : ammonitrate (NH NO ), nitrate de potassium((KNO ), superphosphate(Ca(H PO ) ) ...4 3 3 2 4 2
Engrais verts : Plante capable de fixer l'azote atmosphérique(légumineuse) ou évitant de laisser le sol nu (lessivage des sols par les
pluies). La plante est ensuite coupée et laissée sur place.
IV produits phytosanitaires :
Un produit phytosanitaire (étymologiquement : phyto + sanitaire = « santé des plantes ») est un produit utilisé pour soigner ou
prévenir les maladies des organismes végétaux. Ce sont des fongicides(détruit les champignons parasites), herbicides, insecticides,
parasiticides.Eau de source, eau minérale, eau du robinet - Composition chimique d’une eau de consommation
Critères physico-chimiques de potabilité d’une eau.
Nourrir l'humanité

I Classification des eaux :
Les eaux naturelles provenant des pluies, des lacs des rivières, des puits, des sources provenant des nappes phréatiques sont
rarement potables.
L'eau du robinet est produite par captage de l’eau naturelle (cours d'eau ...) et qui est ensuite traitée afin de la rendre potable.
L’eau de source est une eau qui jaillit naturellement du sol et qui n’a subi ni traitement, ni addition d’un quelconque produit.
L'eau minérale est aussi une eau de source mais qui doit posséder des caractéristiques chimiques constantes. En France ,une eau de
source devient une eau minérale lorsqu’elle est commercialisée .
II La composition chimique d’une eau :
L’eau contient des gaz dissous essentiellement du dioxygène (O ) et du gaz carbonique(CO ) mais aussi du diazote(N ) ou encore du 2 2 2
méthane . Elle contient aussi, sous forme dissoute ou en suspension, des substances minérales et organique. Si les substances
minérales sont limitées à une centaine de composés, les substances organiques sont innombrables (plusieurs millions) et leur
identification individuelle très difficile.
Les matières minérales :
2+ 2+ +L’eau contient beaucoup d’ions dissous dont les principaux sont le calcium (Ca ), le magnésium (Mg ), le sodium (Na ), le
+ 2- - 2- - -potassium (K ), les carbonates (CO ), les bicarbonates (HCO ), les sulfates (SO ), les chlorures (Cl ) et les nitrates (NO ). Ils 3 3 4 3
proviennent pour l’essentiel du lessivage des sols par les eaux de pluie. Aussi, leur teneur dépend-elle directement de la nature des
roches de la région. Elle peut varier du milligramme par litre au gramme par litre pour les eaux les plus salées.
L’eau contient aussi des éléments nutritifs, ou nutriments,(du μg/L au mg/L) : azote (ammoniac,nitrites,nitrates), phosphore
(phosphates), silice, mais aussi fer et manganèse.
D’autres éléments ne sont présents qu’à l’état de trace (de 0,1 à 100 microgrammes par litre), comme l’arsenic, le cuivre, le
cadmium, le manganèse, le fer, le zinc, le cobalt, le plomb… Ils proviennent des roches mais aussi parfois des activités industrielles
et domestiques.
L’eau contient aussi des matières minérales en suspension (matériaux argileux, limons, etc).
Les matières organiques :
Les matières organiques peuvent être présentes sous forme dissoute (carbohydrates, acides humiques, pigments et composés
d’origine artificielle comme les hydrocarbures, les solvants chlorés, ou les pesticides), ou en suspension (déchets végétaux,
plancton…). Elles proviennent pour l’essentiel de la dégradation de la matière organique présente dans le milieu ou dans les sols
lessivés par les pluies (décomposition des plantes et des animaux), mais aussi de composés issus de l’activité humaine.
III Critères de potabilité :
Pour être potable, une eau doit posséder un certain nombre de propriétés. Ces paramètres peuvent évoluer suivant le lieu où l’on se
trouve et avec le temps. Ils portent sur :
-la qualité microbiologique : l'eau ne doit contenir ni parasite, ni virus, ni bactérie pathogène.
-la qualité chimique : les substances chimiques autres que les sels minéraux font l'objet de normes très sévères. Ces substances sont
dites "indésirables" ou "toxiques". Elles sont recherchées à l'état de trace (millionième de gramme par litre). Ces normes sont
établies sur la base d'une consommation journalière normale, pendant toute la vie.
-la qualité physique et gustative (les paramètres organoleptiques) : l'eau doit être limpide, claire, aérée et ne doit présenter ni
saveur ni odeur désagréable. Précisons, cependant qu'une eau qui ne satisfait pas pleinement à ces critères ne présente pas forcément
de risque pour la santé.
-Les substances "indésirables" : leur présence est tolérée tant qu'elle reste inférieure à un certain seuil (le fluor et les nitrates par
exemple).
-Les substances aux effets toxiques : le plomb et le chrome en font partie. Les teneurs tolérées sont extrêmement faibles, parfois de
l'ordre du millionième de gramme par litre.
-Les eaux adoucies ou déminéralisées : les eaux traitées par un adoucisseur d'eau doivent contenir une teneur minimale en calcium
ou en magnésium (dureté), de même qu'en carbonate ou en bicarbonate (alcalinité).
Exemple de tableau fourni par une préfecture : 6,5 < pH < 9
Structure naturelle des Substances indésirables Substances toxiques Paramètres microbio- pesticides
eaux logique
- Chlorure Cl < 200 mg/L Nitrates < 50 mg/L Arsenic < 50 mg/L Coliformes 0 < 0,1 mg/L
2- Sulfate SO < 250 mg/L Nitrites < 0,1 mg/L Cadmium < 5 mg/L Streptocoques 04
2+Magnésium Mg < 50mg/L Ammonium < 0,5 mg/L Cyanures <50 mg/L Salmonelles 0
+Sodium Na < 150 mg/L Hydrocarbures < 0,01 mg/L chrome < 50 mg/L
+Potassium K 12 mg/L Phénols < 0,5 mg/L Mercure < 1 mg/L
Aluminium < 0,2 mg/LTraitement des eaux naturelles.
Nourrir l'humanité
I Schéma général d'une usine de traitement d'eau potable :
captage(rivière,lac,eau souterraine) → dé grillage, tamisage→ ozonisation ou chloration → floculation →
décantation → filtration sur sable → ozonisation→ filtration sur charbon actif→ chloration → stockage
(château d'eau) → réseau de distribution
Dé grillage et tamisage : L’eau naturelle commence à passer à travers des grilles et des tamis pour éliminer
les plus gros déchets.
Toilettage à l’ozone(O ) ou au chlore(Cl ) pour détruire matières organiques, germes pathogènes et éliminer 3 2
l’ammoniac.
Floculation et décantation : Ajout l’eau de réactifs coagulants et brassage. Les matières solides qui se
trouvaient encore dans l’eau vont s’agglomérer en « flocs » et, avec le temps, ces flocs vont se déposer au fond
du bassin de décantation.
Filtration sur lit de sable fin : élimine les particules qui n’étaient pas restées dans le bassin de décantation.
Toilettage à l’ozone (O ) ou au chlore (Cl ) : pour détruire les germes nocifs qui avaient résisté aux 3 2
opérations précédentes.
Filtration sur un lit de charbon actif : réduit la quantité des matières organiques résiduelles, des pesticides,
des micro-polluants, élimine les goûts et les odeurs. Le charbon actif formé d'atomes de carbone est constitué
de millions de cavités dans lesquelles viennent se piéger les molécules de polluant (bien plus grosses que les
molécules d'eau). Le charbon actif est de plus hydrophobe.
Avant de partir dans le réseau de distribution l’eau va encore subir deux opérations :
-« mise en équilibre » pour lui conférer un pH voisin de 7 (neutre),
-ajout un petite quantité de chlore pour lui permettre de rester saine lors de son long acheminement vers les
consommateurs.
L’avantage des composés chlorés est en effet d’avoir un effet "rémanent", c’est-à-dire que leur action persiste
dans le réseau.
Traitement des nitrates : Deux procédés sont utilisés pour éliminer les nitrates : les "résines échangeuse
d'ions" permettant de remplacer les nitrates par des carbonates et des chlorures, l’utilisation de bactéries
transformant les nitrates en azote gazeux ; ces bactéries sont fixées sur un support servant également de filtre.
Ce traitement s'il est nécessaire (certaines communes de Bretagne par exemple) augmente les coûts.

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jeudi 2 octobre 2014 - 12:27