L'air dissous dans l'eau

[shadoko]

Ce qui compte ce n'est pas "la pression" mais plus exactement l'activité du dioxygène dans le gaz en équilibre avec le liquide, cette pression étant grossièrement proportionnelle à la pression partielle du dioxygène dans le gaz.

La loi de Gulberg et Waage (anciennement "loi d'action de masse") dit que le rapport K = activité de O2 dissous /activité de O2 gaz est, à l'équilibre, une constante thermodynamique qui ne dépend que de la température. (D'autres invoqueront la loi de Henry, mais ça revient au même).

Quant à l'activité de O2 dissous, elle est proportionnelle à sa concentration dans le liquide.

La solubilité de 32 mg par litre (1,8 millimoles par litre soit une activité de 0,018) est celle qui est en équilibre avec de l'air atmosphérique sous sa pression normale d'environ 100 kilopascals donc pour une pression partielle de O2 de 21 kilopascals environ (soit une activité de 0,21), car l'air contient (en quantité de matière 21% de O2). Le rapport 0,018/0,21 étant la constante thermodynamique de la réaction de dissolution de O2 dans l'eau à 0°C.

Le fait que la pression en profondeur dans l'eau soit bien plus élevée qu'à sa surface libre a cependant un effet. Si des bulles d'air sont présentes, leur pression sera celle de l'eau, et l'activité de O2 gaz sera bien plus élevée et par conséquent il pourra se dissoudre plus de O2 dans l'eau...

Si je comprends bien le but de tes précisions, c'est de dire: la quantité d'oxygène dissous dépend plutôt des caractéristiques du système "liquide + gaz" que simplement du liquide (sa pression), et que si on veut savoir combien d'oxygène est dissous dans un litre d'eau en profondeur, il faudrait savoir comment il est apporté: en bulles d'air (et donc avec une certaine pression partielle), ou autrement?

Dans ce cas, que penses-tu de l'expérience suivante: prends un gros volume d'eau (un lac profond et ne contenant que de l'eau à température uniforme, par exemple). Seule la surface est en contact avec l'air, et il s'y passe ce que tu dis. Mais l'oxygène dissous en surface diffuse vers le fond. Lorsqu'un équilibre est atteint, quel est le gradient de quantité d'oxygène dissous? Y en a-t-il plus au fond?
Sans réfléchir trop, j'aurais tendance à dire oui, et que la quantité à une certaine profondeur est celle qu'on aurait si la surface se trouvait à cet endroit, mais avec une pression de l'air égale à celle de l'eau à la profondeur considérée. Me trompe-je?

[shadoko]

encore eut il fallut savoir qu'il fut en danger.

Au moins son accent circonflexe est en danger, j'ai l'impression. :hinhin:

[Apfelstrudel]

Ce n'est pas étonnant que les pauvres profs de chimie aient tant de mal à faire entrer la vérité pure dans les têtes des gosses si ces salauds de biologistes (qui passent leur temps à torturer de pauvres petites bêtes qui ne leur ont rien fait) leur apprennent que les poissons décomposent l'eau.

T'as un problème avec les biologistes ?
:boxing: :boxing:





























:sleep:

Et puis d'abord c'est super intéressant les vivissections de souris. :17:

[Matrok]

T'as un problème avec les biologistes ?
boxing.gif boxing.gif

Chic, une baston biologistes contre chimistes ! :escrime:

Non, sérieusement, je pense qu'un biologiste qui prétend que l'eau est un mélange d'hydrogène et d'oxygène est un drôle de biologiste... mais j'ai rien contre les biologistes en général...































... Sauf qu'il faut avoir un fond malsain pour aimer faire des dissections ! :bleh:

[Harpo]

Oui, j'ai un problème avec les biologistes, c'est que malheureusement je n'ai jamais eu de cours de biologie et que je n'y connais rien. Alors je me venge comme je peux... Mais j'espère que tu ne m'as pas pris au sérieux.

[Apfelstrudel]

Non, t'inquiètes pas.
Je rigolais moi aussi, on ne fait pas de vivissection de souris (c'est interdit, ou en tous cas très contrôlé ce qui se fait avec des mammifères...)
Par contre j'aime bien disséquer :harhar: mais là c'est sur des animaux morts.

[Harpo]

Si je comprends bien le but de tes précisions, c'est de dire: la quantité d'oxygène dissous dépend plutôt des caractéristiques du système "liquide + gaz" que simplement du liquide (sa pression), et que si on veut savoir combien d'oxygène est dissous dans un litre d'eau en profondeur, il faudrait savoir comment il est apporté: en bulles d'air (et donc avec une certaine pression partielle), ou autrement?

Dans ce cas, que penses-tu de l'expérience suivante: prends un gros volume d'eau (un lac profond et ne contenant que de l'eau à température uniforme, par exemple). Seule la surface est en contact avec l'air, et il s'y passe ce que tu dis. Mais l'oxygène dissous en surface diffuse vers le fond. Lorsqu'un équilibre est atteint, quel est le gradient de quantité d'oxygène dissous? Y en a-t-il plus au fond?
Sans réfléchir trop, j'aurais tendance à dire oui, et que la quantité à une certaine profondeur est celle qu'on aurait si la surface se trouvait à cet endroit, mais avec une pression de l'air égale à celle de l'eau à la profondeur considérée. Me trompe-je?

A mon avis, non. Mais ce n'est pas très simple à expliquer...
Si comme tu le laisses entendre, la solubilité était proportionnelle à la pression dans le liquide et non à celle du gaz en équilibre avec le liquide, on arriverait à des solubilités faramineuses, pour certains gaz.
Par exemple pour CO2 dont on peut dissoudre environ 1 L (environ 2 g) à 15 °C quand le gaz est sous la pression normale. Si on suit ton intuition, dans une fosse océanique à 10000 m de profondeur où la pression est environ 1000 fois la pression normale, on arriverait à une solubilité de l'ordre de 2 kg par litre d'eau ??? ce serait plutôt une solution d'eau dans CO2. Et le problème des gaz à effet de serre serait vite réglé... Ce n'est qu'avec le contact entre du CO2 gazeux sous de telles pressions qu'on aurait de telles solubilités. (Et c'est absurde car CO2 n'est d'ailleurs plus un gaz dans ces conditions...)
En fait, si l'on considère un lac d'eau pure (pour éviter les gradients de concentration de O2 dus à la présence de plancton et autres organismes vivants qui échangent avec l'eau de mer), ce qui va s'uniformiser c'est le "potentiel chimique" de O2 qui finira par être le même dans l'air que dans le lac, et dans le lac lui-même aux différentes profondeurs (si l'on fait abstraction du gradient de température). L'uniformisation du potentiel chimique de O2 entre l'air et l'eau de la surface libre a les conséquences que je décrivais. Quant à son uniformisation au sein du liquide, l'activité (et donc le potentiel chimique) d'une espèce présente dans un liquide étant à peu près indépendante de la pression (du fait du faible volume molaire d'une espèce chimique dans un liquide), la pression du liquide aura peu d'influence et la concentration sera à peu près la même à toute profondeur.
Un peu plus exactement, l'activité d'une espèce dissoute n'est pas exactement proportionnelle à la concentration molaire mais plutôt à la molalité (quantité dissoute par kg de solvant). L'eau comme les liquides en général, n'est que peu compressible, même avec des pressions énormes on ne fera jamais rentrer 1 kg d'eau dans une bouteille de 75 cl. Mais elle l'est quand même un peu et 1 kg d'eau sous une pression de 100 bars ( donc à environ 1000 m de profondeur) occupe un petiti peu moins d'un litre. Aussi, la molalité ne dépend que très peu de la profondeur mais la concentration par litre croît un tout petit peu avec celle-ci. Si l'on rentre plus dans les détails, ça se complique encore mais le résultat reste en gros valable.