Dureté de l'eau

Letitre hydrotimétrique(T.H., ou G.H. en allemand pourGesamthärte), oudureté de l'eau, est unindicateurde laminéralisationde l’eauencationsdivalents alcalino-terreux susceptibles de précipiter sous forme d'incrustations calcaires. Elle est due uniquement auxionscalciumetmagnésium.
La dureté s’exprime enppm(oumg/L) decarbonate de calcium(CaCO3) ou endegrés français(symbole °f ou °fH) en France et en Suisse (à ne pas confondre avec le symbole °F,degré Fahrenheit). Un degré français correspond à 10ppmdecalcairereprésentant 10mol/Ldecalcium, soit4mg/Lde Ca, ou encore 2,4mgdemagnésiumpar litre d’eau :
Généralement, on distingue la dureté permanente et la dureté temporaire, la somme des deux étant la dureté totale.
La dureté se détermine par untitrage complexométriquepar l’EDTA(voirchélation). On utilise unadoucisseur d'eaupour adoucir l'eau jusqu'à environ cinq degrés français, car lesdétergentstels que lesavonsont moins efficaces dans une eau dure : les ions calcium et magnésium font précipiter les anionscarboxylateà longue chaîne présents dans le savon.
Lessels minérauxqui entrent à l'état dissous dans le calcul de la dureté de l'eau sont souvent essentiels à la santé. Lors de leur dissolution dans l'eau, ceux-ci se retrouvent sous la forme decationset d'anions. À l'état libre, ces derniers sont toutefois difficilement assimilables par les êtres vivants (qui assimilent plus facilement des ionscomplexés).
Il permet de connaître les teneurs de l’eau encarbonatesetbases fortesprésents dans l’eau. Cette analyse se fait en présence dephénolphtaléinequi vire de l’incolore au rose-fuchsia à unpHde 8,2 ou debleu de thymolqui passe de jaune à bleu pour un pH de 8,0. Le titrealcalimétriques’exprime en degrés français (°f).
Le TAC (titre alcalimétrique complet) est la grandeur utilisée pour mesurer le taux d’ions hydroxyde, de carbonates et debicarbonatesd’une eau, son unité est le degré français (°f ou °fH).
En titrant l’eau à analyser avec unacide, on obtient un premierpoint d'équivalencequi est le TA (titre alcalimétrique) et qui correspond àpH=8,2(virage de laphénolphtaléine*, ou encore du bleu de Thymol). À ce stade, on a neutralisé l’ensemble des hydroxydes et des carbonates.
En continuant le dosage, un deuxième point d'équivalence se produit àpH=4,4(virage de l’hélianthine). On aura alors dosé la totalité des hydroxydes, carbonates et bicarbonates présents initialement.
Il s'agit de faire attention aux unités utilisées dans les équations, qui s'écrivent différemment suivant que l'on utilise des °f ou des mol/L.
Pour lesaquariumsàpoissons d'eau douce, il est important de maintenir la dureté de l'eau dans une certaine plage de valeurs. Cela implique de renouveler chaque semaine une partie de l'eau, l'eau rajoutée devant évidemment être d'une dureté bien précise.
Une dureté de 14 à 25°fconvient pour une grande majorité des poissons d'eau douce d'aquarium.
Enaquariophilied'eau douce, on peut ajuster la dureté de l'eau, TH, en mélangeant l'eau du robinetà de l'eau osmosée. Le TH de l'eau osmosée est voisin de 0°f. Il est possible de produire cette eau à l'aide d'un appareil (osmoseur) ou de l'acheter en magasin spécialisé en animalerie.
Pour calculer la quantité d'eau osmosée nécessaire pour un TH choisi :
La dureté totale ou TH (titre hydrotimétrique) se mesure à l'aide de tests. La dureté est parfois mesurée en degrés allemands ou GH (Gesamthärte). Pour convertir les unités allemandes (GH) en unités françaises TH, on utilise l'échelle :TH = 1,78 × 1 °GH.
Le TAC (Titre Alcalimétrique Complet) et le KH (Carbonate Hardness) sont deux termes qui concernent la dureté de l'eau, mais ils ne sont pas exactement les mêmes et sont utilisés dans des contextes différents.
En résumé, bien que le TAC et le KH soient tous deux liés à la dureté de l'eau et à son potentiel tampon, le TAC mesure la capacité totale de l'eau à neutraliser les acides, tandis que le KH se concentre spécifiquement sur les ions carbonate et bicarbonate et leur influence sur la stabilité du pH.
La dureté conseillée pour lespoissons rouges, poissons d'aquarium les plus populaires, figureici.
Mesurant des ions différents (calcium, demasse molaire40g/molet magnésium, de masse molaire 24g/mol), le TH ne peut s'exprimer avec l'unitéhabituellement utilisée enhydrologie, à savoir le milligramme par litre (mg/L) ou l'un de ses multiples. En revanche, il pourrait être exprimé dans l'unité internationale, lamolepar kilogramme (mol/kg). Il est toutefois plus habituel d'utiliser le milliéquivalentpar litre (meq/L) ou :
Le titre hydrotimétrique est mesuré parcomplexométrie, un puissantchélatant— l'EDTA, que l'on retrouve parfois dans leslessives— formant des complexes avec lescationsmétalliques. Dans la pratique, tous lesmétauxdivalents, par exemple les ions ferreux (Fe), sont susceptibles d'être dosés — ce sont donc des interférants — mais on considère que leur concentration est négligeable par rapport à celles ducalciumet dumagnésium. On peut également calculer le TH en additionnant les concentrations de calcium et de magnésium mesurées par d'autres méthodes, par exemple laspectrométrie d'absorption atomiqueou lachromatographie ionique.
Différents indices sont utilisés pour décrire le comportement du carbonate de calcium dans l'eau, l'huile ou les mélanges gazeux.
L'indice de saturation de Langelier est unnombre sans dimensionpermettant de déterminer la stabilité du carbonate de calcium dans l'eau. Il indique si l'eau va précipiter, dissoudre ou être en équilibre avec le carbonate de calcium. En1936, Wilfred F. Langelier a développé une méthode pour prédire le pH auquel l'eau est saturée en carbonate de calcium (pHs). Il se calcule en faisant la différence entre le pH de l'eau et le pH de saturation (pHs). Le LSI est exprimé par la différence entre le pH actuel de l'eau et le pH de saturation :
Le titre hydrotimétrique d'une eau dépourvue de calcium et de magnésium (par exemple de l'eau distilléeou de la lessive desoude) est nul.
Le titre hydrotimétrique (TH) deseaux naturellesaugmente souvent avec l'éloignement de la source, l'eau se chargeant ensels minéraux. Les eaux naturelles continentales étant généralementcalcaires(bicarbonatées calciques), la valeur de leur TH est voisine de celle de leurtitre alcalimétrique complet(TAC).
L'eau de mera un titre hydrotimétrique d'environ 750 degrés français.
Consommer une eau dure est sans conséquence néfaste sur lasantéhumaine. Le calcium et le magnésium sont des constituants majeurs de notre organisme et l'être humain en a besoin. Une eau demeure potable quel que soit son TH.
Il existe des exceptions à ces règles générales, expliquées par les caractéristiques chimiques de certains minéraux. Une eau très calcaire peut ne pas être tolérée par certaines personnes qui n'y sont pas habituées ou celles qui ont des problèmes rénaux.
Consommer une eau adoucie par des sels de sodium est possible car elle reste potable ; mais il faut tenir compte de sa teneur plus importante en sodium qui peut être déconseillée aux personnes sujettes à l'hypertension, et penser à consommer suffisamment de calcium et de magnésium dans l'alimentation quotidienne (pour remplacer le Ca et le Mg qui ne seront plus apportés par l'eau de boisson).
L'eau trop dure est parfois considérée comme étant irritante pour la peau, notamment pour les peaux sensibles, et provoque un durcissement des cheveux (effet mécanique). Certaines personnes seraient intolérantes au calcaire, et présenteraient des rougeurs, des démangeaisons ou des tiraillements de la peau après un contact direct avec de l'eau très dure. Ces affirmations sont cependant peu documentées par des études scientifiques et relèvent souvent d'allégations issues des professionnels du traitement de l'eau. Les effets cutanés d'une eau calcaire seraient indirects (dosage plus important de savons, voir ci-dessous).
Une eau dure présente des inconvénients d'ordre domestique en raison de la précipitation ducalcaire(carbonate de calcium). On peut éviter la formation detartreen éliminant le calcium paradoucissement de l'eauouosmose inverse.
En outre, le calcaire diminue l'efficacité desdétergents. Les doses conseillées sur le mode d'emploi deslessivessont valables pour une eau moyennement dure (environ quinze degrés français) et doivent être augmentées (ou diminuées) si on utilise une eau dure (ou plus douce).