RECHERCHE ET DOSAGE DU FER DANS L’EAU

Certaines eaux sont ferrugineuses, et leur emploi peut avoir des inconvénients au point de vue de certaines industries, par exemple pour la brasserie ou pour la tannerie. Il est en général facile de reconnaître la présence du fer dans l’eau, par le dépôt rouge qui se forme lorsqu’on laisse cette eau au contact de l’air. Cependant on peut employer les procédés permettant de reconnaître immédiatement la pré-

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sence du fer. En introduisant une solution de tannin dans l’eau, on lui voit prendre une coloration plus ou moins noirâtre dans le cas où l’eau est ferrugineuse ; on peut encore employer le sulfocvanure de potassium, qui produit une coloration très sensible, avec les plus petites quantités de composés ferriques.

Pour opérer le dosage du fer, il convient d’évaporer un volume assez considérable d’eau, soit 2 à 10 litres, suivant la richesse présumée en fer; mais il faut avoir soin de faire entrer dans le résidu le dépôt qui s’est formé dans le vase dans lequel l’eau était contenue. Lorsque l’évaporation est terminée et que tout le résidu est réuni dans une petite capsule de porcelaine, on calcine au rouge sombre, pour détruire les matières organiques ; on reprend par 1 0 centimètres cubes d’acide chlorhydrique et on laisse digérer au bain de sable, jusqu’à ce que tout l’oxyde de fer soit dissous. On verse ce liquide dans un matras d’essayeur en lavant la capsule deux ou trois fois avec quelques centimètres cubes d’eau. Le matras est muni d'un bouchon avec un tube étiré destiné à empêcher la rentrée de l’air ; on porte à l’ébullition et on introduit un morceau de fil de zinc pesant environ 0«r,5, tout en maintenant une légère ébullition; l’hydrogène naissant réduit le sel de fer au minimum; on voit que cette réduction est complète, lorsque la dissolution a perdu toute coloration jaunâtre. Si le premier morceau de zinc ajouté n’amenait pas cette décoloration complète, il faudrait en ajouter un second ou même un troisième, si c’était nécessaire, mais en attendant toujours, pour ajouter un nouveau morceau de zinc, que le précédent soit dissous, puis, lorsque les dernières traces de zinc ont disparu, ce qu’on constate par l’arrêt de dégagement gazeux, on transvase rapidement Je contenu du ballon dans un verre à précipité de 1 /2 litre, dans lequel on a placé 200 centimètres cubes d’eau distillée, préalablement bouillie et refroidie et 20 centimètres cubes d’acide sulfurique étendu à On lave à plusieurs reprises le matras avec de l’eau froide non aérée, et aussitôt le lavage terminé, sans laisser aux sels ferreux le temps de se réoxyder au contact de l’air, on fait tomber goutte à goutte dans le verre à précipité, à l’aide d’une burette graduée, une solution de permanganate de potasse, jusqu’au moment précis où la teinte rosée se communique au liquide. — Les premières parties de permanganate employé servent à oxyder le sel de fer et se décolorent elles-mêmes; la quantité de permanganate est proportionnelle à la quantité de fer qui existe dans la solution. — L’indice de la réaction est l’apparition de la coloration rose due à un excès de permanganate. — Celte coloration disparaît au bout de peu de temps ; il ne faut tenir compte que de la première coloration du liquide.

Titrage de la liqueur de permanganate. — Pour faire le calcul, il faut con naître la quantité de permanganate nécessaire pour oxyder une quantité donnée de fer amené au minimum d'oxydation. Il faut choisir le fer le plus pur qu’on puisse trouver; certains fers de Suède ne contiennent que 2 ou 3 millièmes d’impuretés. Quand on ne peut pas se procurer de ces fers, on prend du fil de clavecin, qui contient une quantité de matières étrangères voisine de 1 pour 100. On frotte fortement ce fil avec du papier à filtrer, de manière à enlever complètement le léger enduit graisseux qui le recouvre ordinairement, puis on en pèse 0gr, 101, équivalent à 0sr,l 00 de fer pur. On introduit ce fer dans le matras d’essayeur; on le dissout dans l’acide chlorhydrique, en suivant exactement les indications qui ont été don-

nées précédemment pour la dissolution de l’oxyde de fer. Seulement ici il n’est pasnécessaire d’opérer la réduction, parce que le fer se dissolvant à l’abri du contact de l’air, se trouvera tout entier à l'état de protoxyde ; il est donc inutile d’ajouter du fil de zinc. Aussitôt le fer dissous, on transvase dans le verre à dosage avec de l’eau additionnée d’acide sulfurique, comme dans le cas précédent, et on procède immédiatement au titrage par le permanganate, en s’arrêtant au moment précis de la première apparition de la coloration rose dans la masse du liquide. On sait ainsi quelle quantité de permanganate correspond à 0«r,l. de fer pur.

Correction pour le dosage. — Il y a lieu de faire une correction nécessitée par l’introduction du zinc dans le liquide et aussi par l’excès de permanganate qu’on doit ajouter pour obtenir la coloration du liquide. Pour effectuer cette correction, on fait une expérience à blanc, dans laquelle on introduit la même quantité d’acide chlorhydrique, de zinc, d’eau et d’aeide sulfurique. La quantité de permanganate nécessaire pour arriver à la coloration est à retrancher du volume obtenu dans le dosage.

Correction pour le titrage de la liqueur. — Cette correction est nécessitée par l’excès de permanganate à mettre dans le liquide pour arriver à la coloration. On introduit dans le verre à doser les mêmes quantités d’eau, d’acide sulfurique et d’acide chlorhydrique qu’on avait employées pour le titrage. — La quantité de permanganate trouvée dans cette opération est retranchée du volume de permanganate

nécessaire pour l’oxydation de 0«r,l de fer.

Exemple de calcul. — Eau évaporée : 5 litres.

Permanganate employé dans le dosage . 3CC,3

Correction pour le zinc . 0,2

Permanganate correspondant au fer des 5 litres. . . . 3C0,1

Permanganate employé dans le titrage . . 35,2

Correction pour la coloration du liquide . 0,1

Permanganate correspondant à 0«r,l de fer . 33,1

La quantité de fer contenue dans les 5 litres est égale à = 0sr,0094

soit par litre lmgr,9.

Préparation de la liqueur de permanganate. — 2 grammes de permanganate de potasse cristallisé sont dissous dans un 1 litre d’eau. On conserve cette solution dans un flacon coloré muni d’un bouchon de verre. Dans les premiers temps, elle s’altère assez rapidement, mais devient stationnaire au bout de quelques jours, et son titre ne varie plus alors que très lentement.

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§ 6. — RECHERCHE QUALITATIVE DU CHLORE, DU BROME ET DE L'IODE DANS LES EAUX.

Il est souvent utile de déterminer dans les eaux la présence de ces trois éléments. L’origine marine de ces eaux est mise hors de doute par la présence de quantités notables de bromure et d’iodure.

La présence du chlore est facile à mettre en évidence dans les eaux préalablement acidulées par l’acide azotique, et sans qu’il soit nécessaire de concentrer. Il ne peut pas être d’ailleurs question de traces faibles de chlorures, puisque dans tous les cas ces traces sont obtenues, à cause de la diffusion des chlorures à la surface de la terre.

Il n’en est pas de même de l’iode et du brome qui, également très disséminés, n’existent pourtant en général que dans de très minimes proportions et, dans la plupart des cas, en quantité tellement faible qu’ils échappent à toutes investigations ; nous n’envisagerons que les cas où le brome et l'iode existent en proportions sensibles, c’est-à-dire à la dose d'au moins quelques dixièmes de milligramme par mètre cube. Si les quantités sont inférieures U ce que nous venons de dire, il faut opérer sur des quantités de liquide très considérables pour obtenir la réaction qui caractérise la présence de ces deux corps. Quoi qu’il en soit, il faut dans tous les cas évaporer des quantités d’eau considérables, et d’autant plus grandes que la richesse en iodure ou en bromure est supposée moindre. On emploiera donc depuis un litre jusqu'à un hectolitre, en s’arrangeant de manière à avoir dans la quantité de liquide employée une proportion d’iode ou de brome d’au moins quelques centièmes de milligramme. On évapore le liquide à peu près jusqu’à sec, par une ébullition rapide, et on achève ensuite la dessiccation au bain de sable. Le résidu est finement pulvérisé et mis en digestion dans un peu d’alcool. Au bout de quelques heures on décante l’alcool, on broie à nouveau le résidu et on le traite encore par une petite quantité d’alcool. Les iodures et les bromures se trouvent concentrés dans l’alcool en même temps qu’un peu de chlorure, On évapore le liquide jusqu’à ce qu’il n’y ait plus que 2 ou 3 gouttes, et ces 2 ou 3 gouttes sont placées dans un verre de montre dans lequel on met un petit morceau d’amidon sec, de telle manière que celui-ci absorbe entièrement les gouttes de solution; puis, à l’aide d’un tube effilé, on fait tomber sur le morceau d’amidon une goutte d’acide azotique fumant ; on s’est assuré au préalable que cet acide azotique est complètement exempt de traces de brome et d’iode. Lorsque le produit sur lequel on opère contient de l’iode dans les proportions que nous avons indiquées, on voit se produire au bout de quelques instants une coloration bleue très intense, qui est le signe de la présence de l’iode. S’il existe du brome dans la solution, la teinte est un peu plus lente à se produire ; au lieu d’être bleue, elle' est d’une belle couleur orangée. S’il existe en même temps de l’iode et du brome, on obtient une nuance intermédiaire entremêlée de stries bleues caractérisant l’iode et de stries couleur aurore caractérisant le brome. L’existence simultanée de ces deux corps n'est donc pas un empêchement à la production de leurs réactions respectives.

§ 7. — DOSAGE RAPIDE DE L'OXYGÈNE DISSOUS DANS L'EAU (PROCÉDÉ DE MM. SCHUTZENBERGER ET GÉRARDIN).

On a souvent besoin de connaître si une eau est aérée ou non; en général, les eaux les plus salubres contiennent une notable proportion d’oxygène en dissolution. Lorsque l’oxygène fait complètement défaut, c’est signe que l’eau est pourrie et qu’elle contient de notables quantités de matières organiques en décomposition. Des eaux pareilles doivent être absolument rejetées de la consommation. Ce sont surtout les eaux accidentellement mélangées d’eau de féculerie, d’eaux d’égout, de résidus d’industrie, qui sont exposées à voir l’oxygène disparaître et se produire dans leur sein des phénomènes de réduction dus à l’abondanee des matières organiques. Dans ce eas les eaux se remplissent d’organismes anaérobies et doivent être regardées comme malsaines. — II y a donc un intérêt considérable à rechercher si l’eau contient de l’oxygène en dissolution et si, par suite, il ne s’y produit pas de phénomènes réducteurs.

Le procédé de dosage rapide que nous exposons ici est suffisamment précis pour le cas qui nous occupe ; il est basé sur la propriété que possède l’hydrosulfite de soude d’absorber presque instantanément l’oxygène libre avee lequel il est en contact. En introduisant donc dans l’eau une quantité d’hydrosulfite suffisante, l’oxygène se trouve absorbé, et si en même temps nous y introduisons une matière colorante qui soit elle-même décolorée par l'hydrosulfite, nous aurons un indice de la fin de la réaction par la décoloration du liquide, car l’hydrosulfite ne réagira sur la matière colorante qu’après s’être emparé de tout l’oxygène.

Voici comment nous conseillons d’opérer :

Supposons le cas d’une eau de rivière; il faut puiser cette eau rapidement, en évitant autant que possible le contact de l'air; nous emplirons à cet effet un flacon à large ouverture, de 1 litre ‘/a de capacité et qui porte un trait de jauge correspondant au volume de 1 litre. D’une main nous introduirons le flacon sous l’eau de manière à le remplir complètement ; nous le maintiendrons dans cette position pendant deux ou trois minutes, afin que l’eau qui a pu s’aérer au contact de l’air qui était contenu dans le flacon soit remplacée par d’autre eau. Alors nous sortirons le flacon en le tenant verticalement et aussitôt nous en jetterons une vingtaine de centimètres cubes que nous remplacerons immédiatement par une même quantité d’huile qui sera toute prête dans l’autre main; l’eau se trouvera ainsi soustraite au contact de l’air. Puis nous introduirons dans ce flacon et sous l’huile un siphon amorcé et nous ferons couler l’eau jusqu’au moment où le volume sera arrivé au trait de jauge de 1 litre ; on introduit sous l’huile, à l’aide d’un tube fin très effilé, quelques gouttes d’une dissolution de bleu Goupier, de manière à communiquer à la masse liquide une très légère teinte bleue.

D’un autre côté on a préparé, environ une demi-heure avant de prélever l’eau, la solution d’hydrosulfite, en introduisant dans un flacon de 100 centimètres cubes quelques morceaux de feuilles minces de zinc préalablement décapées par un peu d’acide. Sur ce zinc on verse 1 0 centimètres cubes d’une solution de bisulfite de soude à 20° B., et on achève de remplir le flacon avec de l’eau; on le bouche avec

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soin et on agite de temps en temps. Au bout d’une demi-heure il s’est formé de l'hydrosulfite de soude ; le réactif s’altère avec la plus grande rapidité et il faut prendre son titre à chaque opération ; mais continuons d’abord le titrage sur l’eau que nous avons prélevée comme on vient de le dire. La solution d’hydrosulfite de soude sera introduite dans une burette d’au moins 50 centimètres cubes de capacité et qui porte un long tube effilé à sa partie inférieure. Voici comment on remplira cette burette : on commencera par y introduire environ 1 centimètre cube d’huile, qui remplira le long tube étiré, puis celui-ci sera plongé au fond du flacon contenant l’hydrosulfite de zinc à travers le trou d’un bouchon percé qu’on aura substitué rapidement au bouchon plein. On aspire le liquide par la partie supérieure de la burette jusqu’à ce qu’elle soit remplie. L’huile qui surnage empêche le contact du réactif avec l’air; on amène le niveau de la solution d’hydrosulfite au zéro de la graduation, sans s’inquiéter de l’huile qui la dépasse, puis aussitôt on introduit dans l’eau à examiner et sous la couche d’huile, la partie étirée de la burette et on fait couler le réactif, jusqu'au moment précis où l’eau est décolorée; mais il faut avoir soin de produire dans le liquide une agitation sans toutefois risquer de le mettre en contact avec l’air ; pour cela on se servira d’une baguette largement aplatie à son extrémité, à l’aide de laquelle on produit tantôt un mouvement circulaire, tantôt un mouvement de bas en haut. — Le nombre de centimètres cubes d’hydrosulfite employé est proportionnel à la quantité d’oxygène dissous dans l’eau.

Il faut maintenant procéder au titrage de la solution d’hydrosulfite. Cette opération doit se faire aussitôt le titrage de l’eau terminé et avec la solution même d’hydrosulfite qui est restée dans la burette. — On a préparé, et ce réactif peut se conserver indéfiniment, une solution fortement ammoniacale de sulfate de cuivre contenant une quantité de ce dernier sel qui est telle que 10 centimètres cubes de la solution peuvent céder 1 centimètre cube d’oxygène à l’hydrosulfite.

Pour opérer le titrage de la solution d’hydrosulfite, on prend 10 centimètres cubes de cette solution cuivrique, on les verse dans une petite éprouvette à pied et on les recouvre d’une couche d'huile ; puis on introduit dans ce liquide, sous la couche d’huile, la partie effilée de la burette et on laisse couler le réactif jusqu’au moment où la décoloration de la solution cuivrique est complète. — Ici eneore il faut agiter sans toutefois mettre le liquide en contact avec l’air. — On lira le nombre de centimètres cubes employés pour cette décoloration, et nous saurons ainsi combien il faut de volumes de la solution d'hydrosulfite pour correspondre à 1 centimètre cube d’oxygène, et le rapport des volumes d’hydrosullite employés servira de mesure au volume de l’oxygène dissous dans 1 litre de l’eau employée.

Exemple de calcul : Pour amener la décoloration avec l’eau, il a fallu employer 25cc,4 d’hydrosulfite; d’un autre côté, pour décolorer 10 centimètres cubes de solution cuivrique représentant 1 centimètre cube d’oxygène, il a fallu 8CC,2 d’hydrosullite, la quantité d’oxygène exprimée en centimètres cubes contenue dans 1 litre de ., , , 23,4 .

I eau essayée sera de = 2cc,o5.

Le titrage de l’eau est affecté d’une légère erreur, car il a fallu une petite quantité d’hydrosulfite en plus de celle qui a été absorbée par l’oxygène, pour décolorer le bleu Coupier; on peut faire cette correction une fois pour toutes, à la eondi-

tion d’introduire toujours dans le dosage la même quantité de cette matière colorante. — Cette correction s’opère en faisant bouillir 1 litre d’eau jusqu’à ce que tout l’oxygène dissous soit éliminé ; on arrête le feu, et on recouvre immédiatement d’une couche d’huile; on introduit alors, avec les mêmes précautions qu’en opérant le titrage sur de l’eau, la partie étirée de la burette graduée et on regarde quel volume de la solution titrée d’hydrosulfite il faut pour décolorer le bleu Coupier. On peut faire le calcul en exprimant ce bleu en volume d’oxygène, et du volume d’oxygène déterminé dans chaque essai on retranchera le volume d’oxygène qui correspondrait à la quantité de bleu introduite.