Comment mesurer la quantité de dioxyde de carbone emprisonnée dans la craie?
Il y a bien longtemps, au crétacé (de -145 à - 65 millions d'années) le niveau des océans était 200 à 300 mètres plus haut qu'actuellement. Imaginez le lycée Ango au fond de la mer avec avec plus de 200 mètres d'eau au dessus de vos têtes!
L'augmentation de ce niveau moyen est due à un ensemble de mécanismes dont la fonte de l'ensemble des calottes glaciaires.
La mer de la craie recouvrait une bonne partie de l'Europe occidentale. Son nom vient de la craie, sédiment calcaire obtenu par accumulation de particules calcaires produites par les algues unicellulaires : les coccolithophoridés. Cette accumulation s'est déroulée pendant plusieurs millions d'années expliquant la présence actuelle de falaises (Pays de Caux, falaise d'Etretat). Les conditions climatiques et la transgression marine au Crétacé ont favorisé la formation de dépôts carbonatées dont la craie.
La formation de la craie dans les océans correspond à la réaction chimique suivante
Ca2+ + CO2 + H2O → CaCO3 + 2H+
Cette réaction montre que pour former de la craie, il faut du CO2.
Nous allons donc mesurer la quantité de CO2 contenue dans la craie à l'aide d'un appareil appelé Calcimètre de Bernard.
Préparation et réalisation de la manipulation.
- Vous allez réduire en poudre environ 1g de craie.
Vous peserez avec précision environ 0,20 g de craie que vous déposerez au fond de votre erlenmeyer.
- A l'aide d'une pipette, verser dans le petit tube de l'HCl concentré. Remplir le tube au 4/5. Attention à ne pas en mettre à côté!
ATTENTION: L'HCl concentré est très corrosif, rincez vous immédiatement à l'eau en cas de problème!!
En vous aidant de la pince, vous déposerez ensuite le petit tube au fond de l'erlenmeyer. Attention à ne pas le renverser.
- Mettre le bouchon sur l'erlenmeyer et modifier la hauteur de l'ampoule de manière à ce que l'eau salée soit au même niveau dans l'ampoule et le tube gradué.
Le contenu de l'erlenmeyer sera alors à la pression atmosphérique.
Noter le niveau: Vdébut
- Incliner l'erlenmeyer afin de faire couler l'acide sur l'échantillon.
Reposer l'erlenmeyer et attendre la fin de l'effervescence, en agitant doucement de temps en temps.
- La pression dans le tube gradué est alors supérieure à la pression atmosphérique.
Il convient de rétablir la pression atmosphérique en descendant l'ampoule jusqu'à obtenir le même niveau dans l'ampoule et le tube.
- Le CO2 dégagé est maintenant à pression atmosphérique : on peut faire la deuxième mesure
Noter cette deuxième valeur: Vfin
Calculs et interprétation de cette expérience.
La réaction de l'acide chlorhydrique avec la craie est la suivante:
CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2
Cette réaction montre que pour une mole de craie (100grammes) il y a production d'une mole de CO2 (44 grammes de CO2) soit 22,4 litres.
- Avec la masse de craie que tu as placé dans l'erlenmeyer, quel volume de CO2 devais tu obtenir? Présente tes paramètres, donne une formule littérale avec les paramètres et effectue le calcul.
- Quel volume de CO2 as tu obtenu. Présente tes paramètres, donne une formule littérale avec les paramètres et effectue le calcul.
- Observe le conntenu de ton erlenmeyer, que constates tu? Comment se nomme cette substance?
- Ta craie est-elle pure? Quel est le pourcentage réel de carbonate de calcium dans cette craie? Présente tes paramètres, donne une formule littérale avec les paramètres et effectue le calcul.
- On estime que la quantité totale de carbonate de calcium à la surface de la terre est estimée à 250000000 Gt (gigatonne)
Bien que les éléphants soient de taille et de poids différents, disons que le poids moyen d'un éléphant est de quatre tonnes. Combien faut-il d'éléphants pour faire une gigatonne? Présente tes paramètres, donne une formule littérale avec les paramètres et effectue le calcul.
- Quelle est le pourcentage de CO2 dans l'air aujourd'hui? Que penses tu de la concentration en CO2 à l'époque crétacé?