Balance ionique

Définition

La balance ionique est basée sur le principe de neutralité électrique, ce qui signifie que la concentration équivalente d'ions chargés positivement, les cations, est égale à la concentration équivalente d'ions chargés négativement, les anions.

La calcul d'une balance ionique :

Formule de calcul d'une balance ionique et exemple de calcul. Cette formule résume la balance ionique, avec la somme des cations d'un côté et la somme des anions de l'autre. Les milliéquivalents peuvent être calculés avec la concentration dans l'échantillon d'eau, la masse molaire et la valence de l'ion.

Explications

Il est bien établi que dans un échantillon d'eau, le nombre d'ions chargés positivement dans la solution (cations) doit équilibrer le nombre d'ions chargés négativement (anions).

Il est possible de vérifier si cela est vrai en effectuant un calcul de balance ionique. Ce contrôle doit renvoyer une valeur de 0 % si les cations et les anions sont parfaitement en équilibre, même s'il est admis que des valeurs comprises entre ± 10 % sont satisfaisantes pour ce test.

Lorsque les valeurs se situent en dehors de la plage de ± 10 %, on suppose souvent qu'une partie de l'analyse est erronée. Cependant, il existe souvent d'autres explications.

Méthode

Les ions majeurs, tels que le sodium et le chlorure, représentent généralement la plupart des ions dissous dans l'eau, de sorte que la somme en milliéquivalents des cations et anions majeurs doit être presque égale.

Le calcul de la balance ionique doit englober tous les anions et tous les cations de l'échantillon. Cependant, commercialement, cela n'est pas viable et une gamme de calculs différents est disponible pour couvrir les cations et anions les plus couramment rencontrés.

Espèces ioniques moins communes

Le calcul de la balance ionique doit englober tous les anions et tous les cations de l'échantillon. Cependant, commercialement, cela n'est pas viable et une gamme de calculs différents est disponible pour couvrir les cations et anions les plus couramment rencontrés (ex. : Ca²⁺ ↔ Cl^-).

Lors de l'exécution d'un calcul d'équilibre ionique, si l'on soupçonne qu'un cation ou un anion moins courant est présent dans l'échantillon, celui-ci doit être inclus dans le calcul. Si cela n'est pas fait, le calcul ne donnera pas le résultat correct. L'entreprise produisant l'échantillon doit généralement savoir quels produits chimiques sont utilisés sur son site et donc ce que peuvent contenir ses déchets.

Le nombre de produits chimiques moins courants est considérable, avec comme exemples le borate, le borax, le molybdate, le bromate, le bromure, l'iodate, l'iodure, le cyanure, le lithium, le baryum et le silicate. Si l'un d'entre eux est présent dans l'échantillon à des concentrations significatives, il doit également être inclus dans le calcul pour que cela fonctionne.

Analyse soluble et totale

Une deuxième cause de résultats erronés dans les calculs de balance ionique est liée à la confusion concernant les analyses "Total" et "soluble". Les deux types d'analyse ne peuvent pas être intégrés dans le même calcul.

Les calculs d'équilibre ionique ne fonctionnent que pour équilibrer les anions et les cations qui sont naturellement en solution. Si certains analytes sont mesurés dans leur état naturel soluble, tandis que d'autres sont augmentés par une extraction supplémentaire, les résultats ne concorderont pas.

En réalité, cela signifie que le calcul de la balance ionique ne fonctionnera que lorsque l'évaluation complète aura été effectuée uniquement sur la partie filtrée (soluble) de l'échantillon.

Sels

Les calculs de l'équilibre ionique sont dérivés des eaux potables et supposent que seules les espèces inorganiques contribuent à la somme des anions et des cations. Si des concentrations importantes de sels organiques sont présentes, celles-ci entraîneront souvent l'échec du calcul de l'équilibre ionique.

Encore une fois, le fournisseur de l'échantillon doit savoir si des sels organiques sont susceptibles d'être présents dans l'échantillon.

Autres contrôles

Lorsqu'un calcul de balance ionique ne donne pas de résultats compris entre ± 10 %, d'autres contrôles sont possibles pour identifier ce qui pourrait être responsable de la disparité.

Les calculs de balance ionique ne doivent être effectués que sur l'échantillon filtré. Si une évaluation des solides dissous est également effectuée sur l'échantillon filtré, alors la somme de tous les cations et anions doit être équivalente à l'évaluation des solides dissous.

Si ce n'est pas le cas, la présence de sels organiques ou d'espèces moins courantes devient alors plus probable.

D'autres tests qui peuvent être utiles lors de l'examen des calculs d'équilibre ionique sont la conductivité de l'échantillon, le COT et les matières en suspension.

Réaction acido-basique

La réaction acido-basique la plus importante dans l'eau est liée à la dissociation du dioxyde de carbone. Cette réaction prend quelques secondes. En pratique, l'acide carbonique et le dioxyde de carbone sont considérés comme identiques et utilisés comme équivalents.

La dissociation se poursuit de l'acide carbonique au bicarbonate, comme le montre la diapositive. À partir de ces formules d'équilibre, il est possible de calculer quelles formes ioniques de CO2 sont présentes à une certaine valeur de pH. Pour cela, il est pratique de réécrire les formules sous la forme pK.

⭐ Le pH d'une eau agressive peut être augmenté par l'élimination du CO2, par exemple par transfert de gaz, ajout d'une base ou réaction avec du carbonate de calcium (comme lors de la filtration sur marbre).

En rapport avec "balance ionique"

• capacité d'échange cationique

  

  La capacité d'échange cationique (CEC) est la capacité totale d'un sol à contenir des cations échangeables.

• cationique

  

  Ce qui est cationique a une charge électrique positive, comme un cation. Un ion chargé d'électricité positive monte vers la cathode (électrode négative)...

• formule ionique

  

  La formule ionique est une formule chimique développée d'éléments simples chargés ou de composés ioniques.

• liquide ionique

  

  Un liquide ionique (IL) est un sel fondu qui provient de l'association de cations organiques et d'anions organiquesinorganiques.