Tests de reconnaissance
Test pour le dioxyde de carbone :
L'eau de chaux se trouble (formation d'un précipité de couleur blanchâtre) uniquement en présence d'un gaz, le dioxyde de carbone CO2.
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Test pour l'eau :
Le sulfate de cuivre anhydre (de couleur blanchâtre) prend une teinte bleue en présence d'eau H2O.
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Test du dioxygène :
Une bûchette incandescente se rallume en présence d'un gaz, le dioxygène O2.
Méthode : fraction molaire
La fraction molaire notée "X" d'une espèce chimique dans un mélange est le rapport de sa quantité de matière sur la quantité de matière totale du mélange sa valeur est forcément comprise entre 0 et 1).
La fraction molaire peut également s'exprimer en pourcentage.
Exemples : l'air est un mélange de nombreux gaz
diazote N2 :78 % soit une fraction molaire de 0,78
dioxygène O2 : 21 % soit une fraction molaire de 0,21.
argon Ar : 0,93 %
dioxyde de carbone CO2 : 0,04 %
d'autres gaz à l'état de trace (pourcentage très faible)
Attention : loi des gaz parfaits
Un gaz parfait est un modèle simplifié de comportement des gaz : on considère que les molécules de gaz sont ponctuelles et que toutes les interactions entres les molécules sont négligeables à l'exception des chocs entre ces molécules (puisse les molécules de gaz sont en agitation permanente).
Le comportement d'un gaz parfait peut être décrit par la loi des gaz parfaits qui fait intervenir 4 grandeurs : la pression du gaz (notée "P" en Pascal Pa), le volume occupé par ce gaz (noté "V" en m3), la température du gaz (notée "T" et exprimée en Kelvin) et la quantité de matière de ce gaz (notée "n" et exprimée en mole).
P . V = n . R . T avec R, la constante des gaz parfaits (R = 8,32 dans le système internationale d'unités SI)
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La température en Kelvin est égale à la température en degré Celcius, notée "θ" à laquelle on ajoute la valeur 273.
T = θ + 273
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Remarques :
la température la plus basse que l'on puisse obtenir est le zéro absolu qui est à une température de θ = - 273 °C = 0 Kelvin.
1 m3 = 1000 L
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Attention : le monoxyde de carbone CO, un gaz toxique
Le monoxyde de carbone CO, est un gaz incolore et inodore qui résulte de la combustion incomplète d'un composé organique (avec une quantité de dioxygène insuffisante).
C'est un gaz qui se diffuse très vite dans l'environnement et qui peut être mortel en moins d'une heure.
Le monoxyde de carbone est un gaz asphyxiant qui se fixe sur les globules rouges et les empêche de véhiculer correctement l'oxygène dans l'organisme. La gravité de l'intoxication dépend de la quantité de CO fixée par l'hémoglobine, l'affinité du monoxyde de carbone pour l'hémoglobine est 230 fois supérieure à celle de l'oxygène ; Il se fixe donc facilement sur l'hémoglobine pour former une molécule stable, la carboxyhémoglobine (HbCO). Ce phénomène entraîne une diminution de la capacité sanguine à transporter l'oxygène, une plus grande difficulté à relarguer l'oxygène au niveau tissulaire et une asphyxie parfois mortelle.
Les premiers symptômes et les plus fréquents sont :
maux de têtes
nausées
vomissements
Complément : l'ozone
L'ozone est un composé chimique de formule brute O3, de couleur bleue pale, qui donnent sa couleur au ciel.
L'ozone est perçu par l'odorat humain. C'est un gaz irritant; dont l'odeur est très caractéristique, légèrement piquante.
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L'ozone dans la stratosphère est protecteur de la vie sur Terre :
Il est naturellement présent en quantités importantes dans les hautes couches de l'atmosphère, entre 25 et 40 kilomètres d'altitude : c'est pourquoi on parle de la "couche d'ozone stratosphérique".
La couche d'ozone élevée à cette altitude agit comme un écran qui filtre une grande partie des rayons ultraviolets nocifs émis par le Soleil.
Les ultraviolets sont notamment responsables de certains cancers de la peau Si la couche d'ozone n'existait pas, la quantité d'ultraviolets nocifs serait tellement élevée qu'elle rendrait toute vie impossible sur Terre.
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L'ozone troposphérique est un gaz nocif :
L'ozone est aussi présent dans les couches inférieures de l'atmosphère, sa concentration augmente les jours ensoleillés en été, suite à un processus photochimique complexe impliquant les composés organiques volatils et les oxydes d'azote d'origine humaine.
Les effets sur la santé humaine sont variables, et fonction de sa concentration dans l'air.
Inhalé à de fortes concentrations, il irrite les voies respiratoires et les yeux, peut provoquer des altérations passagères de la fonction pulmonaire, et aggraver les symptômes de personnes souffrant de troubles pulmonaires et cardiaques. Les conséquences sont par ailleurs plus prononcées chez les enfants et les personnes âgées.
Définition : qu'est-ce qu'un gaz à effet de serre ?
Les gaz à effet de serre (GES) sont des composants gazeux qui retiennent une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre ce qui contribue à la réchauffer.
Si une petite quantité de gaz à effet de serre est produite naturellement, la majorité est émise par des activités humaines.
Le premier gaz à effet de serre est la vapeur d'eau, le second le dioxyde de carbone (CO2), puis viennent le méthane (CH4), le protoxyde d'azote (N2O) et l'ozone (O3).
Les gaz à effet de serre sont à l'origine du réchauffement climatique qui a un impact direct sur la fonte des glaces et l'augmentation des mers et des dérèglements climatiques (canicules, sécheresse, tempêtes, inondations...).
Définition : les polluants
On distingue les macro-polluants dont la concentration est voisine de 10-3 g.L-1 et les micro-polluants dont la concentration est beaucoup plus faible de 10-9 à 10-6 g.L-1.
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Les polluants primaires sont émis directement dans l'atmosphère. Ce sont des gaz ou de petites particules solides. La source d'émission de ces polluants primaires peut être un processus naturel tel que les tempêtes de sable et les éruptions volcaniques ou anthropique (influencé par l'homme) tel que les émissions industrielles et des véhicules.
Les polluants secondaires ne sont pas relâchés tels quels dans l'atmosphère. Ils sont produits par des réactions chimiques ou photochimiques (réactions produites ou initiées par la lumière du Soleil). C'est le cas de l'ozone, par exemple. Ces réactions se produisent entre polluants primaires ou entre certains polluants primaires et certains composants naturels de l'atmosphère.
Méthode : techniques de dépollution
Dépollution par adsorption sur charbon actif :
Les filtres à charbon actif peuvent être utilisés pour purifier l'air, ils sont capables de "capter" les molécules d'un gaz présent dans l'air par un phénomène d'adsorption à la surface du charbon actif.
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Dépollution par oxydation par l'ozone :
L'ozone peut être utilisé pour traiter l'eau potable. L'ozone mélangé à l'eau permet de tuer les bactéries et virus, et de désactiver certains toxiques (pesticides, ...). Son action est également de supprimer d'éventuelles couleurs et odeurs de l'eau traitée, et d'améliorer son goût.