Activités d'Investigation
Contrôle du pH en plomberie, identification d'ions en mécanique et neutralisation en BTP.
Traitement de l'Eau de Chauffage & Corrosion
Situation Professionnelle
Un technicien chauffagiste effectue la maintenance d'une chaufferie collective. Il prélève un échantillon d'eau du circuit de radiateurs et mesure son pH à l'aide d'un pH-mètre électronique. L'appareil affiche $pH = 5{,}2$. Pour protéger les canalisations en cuivre et acier contre la corrosion acide, le pH doit être maintenu entre $7{,}5$ et $8{,}5$.
Travail à réaliser
1. Diagnostic d'Acidité (Compétence S'approprier) : Indiquer si l'eau du circuit est acide, neutre ou basique. Quel est l'ion majoritaire présent dans cette solution ?
2. Analyse du Risque Matériel (Compétence Analyser) : Pourquoi une eau acide à $pH = 5{,}2$ est-elle dangereuse pour les tuyaux métalliques de l'installation ?
3. Solution de Traitement (Compétence Valider) : Pour corriger le pH, le technicien doit-il injecter un produit acide ou basique dans le circuit ? Justifier.
Voir le corrigé de l'Activité 1
1. $pH = 5{,}2 < 7$ : la solution est **acide**. L'ion responsable en excès est l'**ion hydrogène $\mathbf{H^+}$**.
2. Les ions $\text{H}^+$ réagissent chimiquement avec les métaux (fer, cuivre) et provoquent la **corrosion**, la rouille et des fuites par perforation des tuyaux.
3. Il faut injecter un **produit basique** (riche en ions $\text{OH}^-$) pour neutraliser les ions $\text{H}^+$ et faire remonter le pH vers la zone de consigne ($7{,}5$ à $8{,}5$).
Détection d'Ions Métalliques dans un Effluent
Situation Professionnelle
Avant de rejeter l'eau d'un bac de nettoyage de pièces usinées, un apprenti effectue des tests d'identification dans deux tubes à essai :
• Tube 1 : Ajout de gouttes de soude $\implies$ formation d'un précipité vert.
• Tube 2 : Ajout de nitrate d'argent $\implies$ formation d'un précipité blanc qui noircit à la lumière.
Travail à réaliser
1. Identification de l'Ion Métallique (Compétence Réaliser) : Identifier l'ion présent dans le Tube 1 en donnant son nom et sa formule chimique.
2. Identification de l'Anion (Compétence Réaliser) : Identifier l'ion présent dans le Tube 2 en donnant son nom et sa formule chimique.
3. Structure de l'Ion (Compétence S'approprier) : L'atome de fer possède $Z=26$ protons. Combien d'électrons possède l'ion $\text{Fe}^{2+}$ ? Justifier.
Voir le corrigé de l'Activité 2
1. Précipité vert avec la soude $\implies$ **Ion Fer II ($\mathbf{Fe^{2+}}$)**.
2. Précipité blanc noircissant à la lumière $\implies$ **Ion Chlorure ($\mathbf{Cl^-}$)**.
3. L'atome neutre a 26 électrons. L'ion $\text{Fe}^{2+}$ ayant perdu 2 électrons, il en possède $26 - 2 = \mathbf{24\text{ électrons}}$.
Décapage de Façade & Neutralisation Acido-Basique
Situation Professionnelle
Pour décaper les résidus de ciment sur un mur en briques, un artisan utilise de l'acide chlorhydrique concentré ($pH = 1{,}0$). Les eaux de ruissellement acides s'accumulent au sol. Avant tout rinçage à l'égout, la réglementation impose de neutraliser cette acidité jusqu'à obtenir un pH compris entre 6,5 et 8,5.
Questions & Sécurité
1. Équation de Neutralisation (Compétence Valider) : Écrire l'équation simplifiée de la réaction de neutralisation entre les ions hydrogène $\text{H}^+$ et les ions hydroxyde $\text{OH}^-$.
2. Effet d'un Rinçage Simple à l'Eau (Compétence Analyser) : Si l'artisan se contente d'ajouter beaucoup d'eau sans produit neutralisant, le pH pourra-t-il dépasser 7 ? Expliquer.
3. Équipements de Sécurité EPI (Compétence Communiquer) : Citer les 3 équipements de protection individuelle (EPI) obligatoires pour manipuler un acide à $pH = 1{,}0$.
Voir le corrigé de l'Activité 3
1. $\mathbf{H^+ + OH^- \longrightarrow H_2O}$ (formation d'eau neutre).
2. Non, une simple dilution augmente le pH qui **se rapproche de 7 sans jamais le dépasser**, car l'eau pure a un $pH = 7$.
3. 1) Lunettes de protection étanches. 2) Gants en néoprène/nitrile résistants aux acides. 3) Vêtement de travail couvrant / bottes de sécurité.