L’eau de mer renferme les ions Na+ et Cl- mais dissous Comment, à partir de cette eau "salée", les cristaux se construisent-ils ?

  La composition de l’eau de mer n’a pratiquement pas changé depuis 3.5 milliards d’années. Emprisonnés à l’origine à l’intérieur de la planète, la vapeur d’eau et d’autres gaz ont fait irruption à sa surface, créant ainsi l'atmosphère terrestre au fur et à mesure qu’ils étaient libérés par le refroidissement du magma.
En se condensant, cette eau originale très acide et corrosive, se serait "salée" en dissolvant des éléments superficiels de l’écorce terrestre.

Après une visite dans le marais salant, nous constatons que le sel cristallise, et peut ainsi se récolter, à partir d’une certaine concentration. Nous allons essayer de définir cette concentration grâce à des expériences faites en sciences –expérimentales.
Ces expériences seront effectuées sur une durée de trois semaines. L’eau de mer renfermant les ions Na+ et Cl- dissous, comment, à partir de cette eau " salée ", les cristaux se construisent-ils ?

Hypothèse  Les cristaux de sel observés dans certains bassins du marais salant: la réserve, le tour d’eau, l’hautaie, les brassioux et les oeillets apparaîtraient lors de l’évaporation de l’eau de mer (artificiellement ou naturellement), à partir d’une certaine concentration en Na Cl dont nous allons rechercher la valeur.

Expérience 1 Expérience 2

MISE EN OEUVRE DES EXPERIENCES I-

1/ Notre expérience

Afin de produire du sel, nous allons faire bouillir de l’eau de mer.

Nous utiliserons un bêcher rempli de cette eau. Et nous la ferons bouillir à l ’aide d’un bec bunsen.

Au bout de quelques minutes, l’eau s’étant évaporée nous observons un dépôt blanchâtre au fond du bêcher : du sel.

2/Application à la résolution de notre problème en Biologie

Lors de notre visite au jardin des salines, nous avons prélevé 10 millilitres d’eau dans chacun des bassins du marais (la réserve, le tour d’eau, l’hautaie, les brassioux et les oeillets) afin de suivre la concentration en sel lors du trajet de l’eau, de la mer jusqu’au oeillets.

Dans le premier bêcher, nous avons mis l’eau de la réserve, dans le deuxième celle du tour d’eau, dans le troisième celle de l’hautaie, dans le quatrième l'eau des brassioux, et enfin dans le cinquième celle des oeillets.

Au bout de quelques instants, nous observons que toute l'eau s'est évaporée dans chaque bêcher et qu'il ne reste au fond qu'une substance blanchâtre : Le sel que nous allons peser.

• Dans le premier bêcher, nous remarquons une très faible quantité de sel : 0,32 grammes.

Observé à la loupe

• Dans le deuxième bêcher où nous avions mis l'eau du tour d'eau, nous obtenons une plus grande quantité de sel 0.55 grammes.

Observé à la loupe

• Nous avons dans le troisième bêcher, contenant l'eau de l'hautaie, une quantité supérieure au précédent, environ 1,84 grammes.

• Dans le bêcher qui contenait l'eau des brassioux, nous avons trouvé 2,50 grammes.

• Dans le cinquième où il y avait l'eau des oeillets, nous avons remarqué une très forte quantité de sel 3.2 grammes.

Observé à la loupe

• Nous pouvons en conclure que la salinité augmente au fur et à mesure que l'on avance dans le marais jusqu'à saturation dans les oeillets où le sel cristallise donc lorsque la concentration atteint une valeur proche de 280 g/L, les sauniers peuvent récolter le sel ainsi obtenu. Maintenant nous allons vérifier ces résultats en chimie.

3/ Notre expérience en chimie

Grâce à nos échantillons prélevés lors de la visite au jardin des Salines aux Sables d’Olonne nous allons pouvoir rechercher la concentration dans chaque bassin.

Afin de réaliser cette expérience, nous prélevons 5 cm³ d’eau d'un des bassins. Nous plaçons ensuite cette solution dans une fiole jaugée de 100 cm³, nous remplissons la fiole d'eau distillée afin d'homogénéiser à cela nous rajoutons enfin 1 mL de chromate.

Nous prélevons 2 cm³ de la solution que nous plaçons dans l'erlenmeyer afin de procéder au dosage. Nous versons goutte à goutte du nitrate d'argent jusqu'à obtention d'une coloration rouge.

Tableau des résultats :

Bassins	1 Réserve	2 Tour d'eau	3 Hautaie	4 Brassioux	5 oeillet
Calculs après pesée	32g/L	55g/L	184g/L	250g/L	320g/L
Dosage NaCl	35g /L	50,3g/L	175,5g/L	250g/L	292,5g/L

• Nous confirmons donc que la concentration augmente au fur et à mesure que l’on avance vers les oeillets. La salinité est donc de plus en plus élevée jusqu’à saturation au niveau des oeillets où les sauniers peuvent alors récolter le sel ainsi obtenu.
• Aline, Christelle, Caroline et Leslie

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MISE EN OEUVRE DES EXPERIENCES II-

1/ Expérience

Nous disposons dans un plateau à fond noir des boîtes de Pétri numérotées de 1à 10 contenant chacune une quantité de sel connue ( on a versé 25 mL d’eau dans chaque boîte et pesé une certaine quantité de gros sel) :

Le sel s’est dissout dans l’eau de chaque boîte. Seules 3 boîtes montrent une différence (boîte 6, 7 et 8).

· Boîte 1 : 35 g/L · Boîte 2 : 70 g/L · Boîte 3 : 140 g/L · Boîte 4 : 200 g/L · Boîte 5 : 250 g/L

· Boîte 6 : 280 g/L · Boîte 7 : 290 g/L · Boîte 8 : 300 g/L · Boîte 9 : 310 g/L · Boîte 10 : 320 g/L

On couvre les boîtes pour éviter que l’eau ne s’évapore et que les concentrations ne soient modifiées. Le lendemain, on observe que des cristaux de sel se sont formés dans certaines boîtes.

2/OBSERVATIONS ET RESULTATS

a) Observation à l’oeil nu

Le lendemain, nous constatons que le sel est resté dissout dans plusieurs boîtes de Pétri. Nous observons les cristaux de sel non dissout à l’oeil nu dans les boîtes 6,7 et 8.

zoom

	ABSENCE DE SEL. 250g/L
	APPARITION DE FLEUR DE SEL ET DE CRISTAUX DE SEL. 280g/L
	QUELQUES CRISTAUX DE FLEUR DE SEL. 300g/L

b) Observation à la loupe binoculaire

A la loupe binoculaire nous avons l’impression que les cristaux sont différents selon les boîtes. C’est ce qui nous pousse à les observer au microscope.

c) Observation au microscope

Dans les boîtes 4,5 et 6 de nouveaux cristaux se sont formés après évaporation d’eau ( 1 semaine après). La concentration a donc augmenté et a atteint le seuil de cristallisation.
Nous observons les cristaux des boîtes de Pétri 4,5,6 et 8 au microscope. Il y a deux sortes de cristaux. Il y a d'une part des cristaux parallélipipédiques et d'autre part des cristaux pyramidaux.

	Exemple de cristaux parallèlépipédiques
	Exemple de cristaux en trémie

Les cristaux pyramidaux sont constitués de cristaux parallèlépipédiques empilés les uns sur les autres. Ce sont des cristaux de chlorure de sodium.

Conclusion : l’hypothèse est vérifiée, les ions en formant la structure cristalline sont tombés au fond et nous avons donc constaté que le sel cristallise pour une concentration supérieur à 250 g/L, comprise entre 280 et 300 g/L.

CONCLUSION

Au fil de nos expériences nous avons pu déterminer la concentration en sel dans l'eau nécessaire à la récolte. En effet nous avons constaté que pour une concentration s'approchant de 300 g/L des cristaux de sel apparaissent.

Lorsque l’eau de mer est très concentrée les ions Na+ et Cl- se lient en grande quantité constituant un édifice cristallin qui au départ flotte (fleur de sel) puis devient trop lourd et tombe au fond. Il existe une concentration optimale pour laquelle les cristaux se forment.
Dans le marais, dans la partie où la concentration est de 300 g/L (l'oeillet), le sel sera récolté grâce à divers instruments :

- La simouche servira à racler le fond du marais et regrouper les cristaux à un même endroit

- et la louse sera utilisée pour ramasser la fleur de sel.

Sandrine, Estelle, Julien,  Kelsey