La salinité et le salinomètre, quesako?

La mesure de la salinité est importante dans le milieu marin. Par son influence sur la densité de l'eau de mer, elle permet de connaître la circulation océanique, d'identifier les masses d'eau d'origines différentes et de suivre leurs mélanges au large comme à la côte ou dans les estuaires. La grandeur « salinité » représente la proportion en sels minéraux dissous dans l'eau de mer. On se référera bien sûr au calculateur de salinité, densité et conductivité pour des applications pratiques.

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Mais cette méthode n'est pas accessible directement par une méthode de mesure, aussi plusieurs définitions et relations ont été établies afin de s'en approcher au mieux. Deux méthodes essentielles sont utilisées couramment pour la détermination de la salinité : la méthode volumétrique et la méthode conductimétrique (voir l'article Mesurer la salinité par la conductivité). On définit donc la salinité ainsi :

La salinité est la masse en grammes des substances solides contenues dans un kilogramme d'eau de mer, quand les ions bromures et iodure sont remplacés par leur équivalent de chlorure, les carbonates convertis en oxydes et toute la matière organique oxydée.

Mais une telle procédure étant trop compliquée pour être envisagée en routine, une méthode plus simple a dû être mise au point. Sachant qu'il existe une certaine proportionnalité entre les ions majeurs de l'eau de mer (c'est à dire : Chlore, Brome et Iode), Dittmar a remarqué que les ions chlorures représentent à eux seuls 55% de la masse des minéraux dissous; ils peuvent alors être déterminés avec précision (en fait, le groupe Cl^- + Br^- + I^- dont Cl^- représente 99,7%) par argentimétrie. Ainsi a été établie la définition de la chlorinité :

La chlorinité est la masse en gramme de chlore équivalente à la quantité totale d'halogènes dans un kilogramme d'eau de mer.

Cependant, la détermination par argentimétrie lie la valeur de la chlorinité aux déterminations successives sur une même eau de mer des masses atomiques de l'argent et du chlore. On aura donc :

Le nombre donnant la chlorinité (en pour mille) d'une eau de mer est par définition identique au nombre donnant la masse en gramme d'argent pur juste nécessaire pour précipiter les halogènes dans 0,3285234 kilogramme d'eau de mer.

On utilise par ailleurs la notion de chlorosité, grandeur accessible par l'analyse volumétrique : cette quantité se définit de façon similaire à la chloronité, excepté le fait qu'elle ne se rapporte pas à 1 kg mais à 1 l d'eau de mer à la température de t° C. Le symbole utilisé pour la chlorosité est : (Cl/l)_t. Il en découle la relation : CHLORINITE = (CHLOROSITE à t° C) x (l/d_t) où d_t est la densité de l'eau de mer à la température t° C.

Il n'entre pas dans le cadre de cet article simplifié pour le rendre accessible au plus grand nombre de lecteurs ni de remplacer un cours de chimie, ni de donner des formules et des tableaux, si bien faits soient-ils. Pour ce faire, le lecteur pourra se reporter aux ouvrages qui ont fait leurs preuves.

On notera que la salinité des océans avoisine 35, que dans les estuaires et certaines mers particulières (Baltique, par exemple), elle descend à 20, elle peut atteindre au contraire des valeurs plus élevées en Méditerranée, et jusqu'à 40 dans certaines mers fermées (Mer Caspienne). La salinité des eaux douces est réputée être nulle. L'étalonnage des appareils de laboratoire est effectuée avec de l'Eau de Mer «normale», eau dont la salinité est certifiée jusqu'à 0,001. Théoriquement, la salinité n'a pas d'unité, mais pratiquement, on utilise souvent le "pour mille".

La méthode de détermination de la salinité par la conductimétrie est à la base de l'utilisation des salinomètres : elle est rapide, simple et précise. Deux types de salinomètres sont généralisés : le salinomètre à électrodes et le salinomètre à induction. Dans un salinomètre à électrodes, ces dernières sont en contact direct avec l'eau de mer, introduite dans une cellule immergée dans un bain thermostaté. La température est régulée à ± 0,001 °C afin d'obtenir une précision de ± 0,001 en salinité. Dans un salinomètre à induction, l'eau de mer est introduite dans une cellule où elle forme un anneau conducteur mettant en liaison deux transformateurs. L'un, alimenté par un oscillateur de fréquence élevée (10 kHz), crée un courant induit dans l'anneau d'eau de mer. Ce courant crée à son tour, au bornes du secondaire du deuxième transformateur, une tension que l'on amplifie et que l'on mesure. Ces appareils ont un encombrement plus réduit que les modèles à électrodes, mais ont une précision légèrement moindre. Est-ce vraiment important dans un cadre aquariophile?

Cet article est inspiré d'une source Ifremer.