Cours de chimie : l’eau de mer n’est pas acide mais alcaline !

Dans mes lectures, il arrive que je rencontre des contradictions. La plupart me sautent aux yeux. En voici une.
J’apprends par ce site que l’eau de mer est acide, mais si on lit ça : je cite tel quel : “Le pH actuel de l’eau de mer est de l’ordre de 8 (donc l’eau de mer est légèrement basique).” Donc l’eau de mer est basique.

Alors, l’eau de mer est acide ou basique ? Un tour sur Wikipedia donne ça : “Le pH varie entre 7,5 et 8,4, pour une moyenne de l’ordre de 8,2″. Ma question est simple : puisque l’eau de mer est basique (contraire d’un acide), d’où vient l’acidité qui abîme les coraux ? C’est virtuel ?

Ok, soit, Wikipedia n’est pas une source fiable, c’est vrai, il faut l’éviter.

Autre source vue sur Scholar Google : le système “acide carbonique-bicarbonate-carbonate” constitue le principal tampon en pH de l’eau de mer (pH moyen : 8.2)”  Référence = M Odier… – Analytica Chimica Acta, 1971 – Elsevier

Autre source académique : “La solubilité expérimentale d’un cation comme le thorium n’a pas de signification thermodynamique définie, comme l’ont mis en évidence les travaux sur les”radiocolloïdes.”* Pour ces cations lourds et fortement hydrolysables dans un milieu tel que l’eau de mer à pH 8. […]”Référence = Cosmochimica Acta, 1957 – Elsevier

Voila qui est convaincant. Il est formellement établi que le pH de l’eau de mer tourne autour de 8.

Calcul :
Soit 8,2 le pH moyen de l’eau de mer. L’amplitude du pH de l’eau de mer est telle que le pH le plus “acide” pour l’eau de mer reste toutefois de valeur toujours supérieure à 7, donc toujours basique. Un pH de 7 est un pH neutre. Soit X le pH d’avant l’ère industrielle. Chez certains médias, il est écrit que l’acidité a augmenté de 30% depuis le début de l’époque industrielle, il s’agit d’une variation de la concentration en ions H⁺, donc je pose 1,3 = C/C0 = (10^-8,2)/(10^-X) et je trouve X = 8,314 qui correspondrait au pH du milieu du XIXe siècle. Au fait, si on sait que l’acidité aurait augmenté de 30%, ça veut dire qu’on connaissait le pH de l’eau de mer vers 1850 ? Et s’il n’existe pas de relevés de mesure du pH au XIXe siècle, alors comment reconstitue t-on les données acido-basiques du passé océanique ? Au fait, une variation de la concentration en H⁺ de 30%, donc d’une variation de pH de 8,314 vers 8,2, c’est bien un déplacement vers un pH acide mais la mer est toujours alcaline, la mer est le contraire d’un acide. Compte tenu de l’alcalinité (basicité) de la mer, actuellement, alors pour que le pH moyen de la mer atteigne le seuil critique de pH = 7 (limite acidité/basicité, donc de pH neutre), alors il faut que la mer s’acidifie d’un facteur 15,85 par rapport à la concentration actuelle, ce qui est énorme.

Comparaison de l’alcalinité de l’eau de mer avec celle de l’eau de Javel en bouteille. L’alcalinité de l’eau de mer, c’est comme verser une bouteille de 1 L d’eau de Javel (diluée à 5%) dans environ 15 L d’eau pure, sachant qu’une bouteille d’eau de Javel de pH 11 est plutôt assez alcalin.

Lorsque les médias essaient de duper les lecteurs, ils se basent essentiellement sur une variation, du genre ça se réchauffe ici, ou ça augmente de X % par là mais sans fournir de données quantitatives initiales et finales afin de justifier cette variation, c’est là qu’est la faille. Je ne veux pas dire que les médias ne racontent que des fadaises, mais je n’ai jamais vu de livres exempts d’erreurs et moi-même je n’y fais pas exception.

Bilan : il est possible (peut-être) que l’eau de mer se soit acidifiée depuis plus d’un siècle mais elle est toujours alcaline.

Un autre détail : la solubilité d’un gaz, dont le CO2, dépend de la température. Si la température moyenne a augmenté depuis 1 siècle, alors les gaz dont le CO2 sont moins solubles dans l’eau de mer, et cela contrarie l’augmentation potentielle de l’acidité marine. Pour 0,8°C de plus en un siècle, la variation de la solubilité est faible.

La solubilité du CO2 est de 880 cm³ par litre d’eau pure à 20°C.

En supposant que le CO2 (via l’hydrogénocarbonate) est à 100% responsable de la variation du pH dans l’eau de mer, il est possible d’évaluer la variation de la concentration en “acide carbonique” à partir de cette variation du pH marin, ce qui permet d’évaluer la quantité approximative du CO2 ayant été dissout dans les océans depuis le début de l’ère industrielle. Je vérifierai ça prochainement et le résultat me dira si c’est cohérent. Si la concentration en anion HCO3- est identique à celle en CO2 dans l’eau, alors le pH est égal au pKa, soit 6,37. J’en déduis donc que la concentration en hydrogénocarbonate est toujours supérieure à celle en CO2 puisque le pH est supérieur à 6,37. Affaire à suivre.

 BILAN :

  • Affirmer que l’eau de mer est acide ou devenue acide est mensonger ou mal interprété.
  • L’eau de mer est basique (alcaline), son pH est supérieur à 7 et tend à diminuer légèrement, il y a déplacement du pH basique vers une “acidification” mais l’eau de mer reste basique.
  • Je ne prétends pas que la variation du pH soit sans effet sur la faune et la flore, mais j’estime qu’il faut présenter les faits avec transparence (il est transparent de dire quel est le pH moyen de l’eau de mer, c’est un détail dont l’oubli est suspect).
  • Les médias expriment souvent des pourcentages pour évaluer un changement, mais ce qui fait la science ce sont la comparaison des données quantitatives directes.
  • Le pH de l’eau ne dépend pas seulement de la solubilisation des gaz, le pH varie beaucoup en fonction de la température (eau moins acide si plus chaud), de la pression (acidité accrue avec la pression, comme l’eau de Seltz), de la salinité (moins acide en hydrogénocarbonate si salinité par NaCl plus forte), de la pluie (le pH augmente avec la pluie), du soleil (le pH de la mer augmente avec l’évaporation de l’eau) : bref, avec ces conditions de variation locale de pH aussi fréquentes, la faune et la flore se sont déjà sûrement adaptées depuis longtemps au fil de l’évolution !
  • La solubilisation du CO2 en milieu neutre ou acide a pour conséquence la formation de l’anion hydrogénocarbonate. Mais en milieu basique comme l’eau de mer, le CO2 précipite sous forme de carbonate insoluble. Les collégiens et les lycéens apprennent bien à l’école que le CO2 trouble l’eau de chaux (hydroxyde de calcium = base = contraire d’un acide) et ce trouble est le précipité de CaCO3 (calcaire) ! Ainsi, comment les coquillages peuvent-ils se dissoudre dans un milieu basique alors qu’il faut un milieu acide pour que cela soit possible (pH < 7) ?
  • L’eau de mer est une solution tampon. En chimie, une solution tampon est une solution qui maintient approximativement le même pH malgré l’addition de petites quantités d’un acide ou d’une base, ou malgré une dilution. Voir ici : http://mars.reefkeepers.net/Articles/CO2SYS/co2sys.html

 RAPPEL :

  • Concernant les informations scientifiques, mieux vaut chercher les articles originaux des publications scientifiques à comité de lecture plutôt que lire la presse grand public qui risque de déformer plus ou moins les faits étudiés par les scientifiques. Mieux vaut se fier aux sources d’origine plutôt qu’aux intermédiaires.

Image de Science-et-Avenir, juin 2008, page 22 :

coccolithe

Voir la suite ici : https://jpcmanson.wordpress.com/2013/01/06/retour-sur-le-co2-et-le-ph-des-oceans/

Pour résumer le plus simplement possible :

  • Passer d’un pH 8,2 à un pH de 8,1 correspond à une augmentation de la concentration de l’acidité (tout en restant en milieu alcalin) de 33,3%. C’est-à-dire que la concentration en ions H3O⁺ aura augmenté d’un tiers dans le milieu marin.
  • Mais passer (au sens strict) d’un pH 8,2 à 8,1 correspond à une diminution de la valeur du pH de 1,2%. Il y a une différence entre la valeur du pH et la valeur de la concentration molaire des ions hydronium.
  • Les pourcentages de variation d’acidité concernent uniquement l’évolution de la concentration en ions hydronium. Passer du pH 8,1 à 7,7 correspond par exemple à une élévation de la concentration acide de 151%. C’est ce que prédisent certains médias : http://www.maxisciences.com/oc%E9an/l-039-acidification-des-oceans-aura-des-consequences-preoccupantes-sur-les-especes-marines_art30583.html  Mais ayons la prudence de ne pas confondre des prédictions avec des observations. Je présume que la mesure du pH marin se base sur une moyenne, tandis que dans la réalité du terrain, le pH océanique est assez variable (concrètement entre 7,5 et 8,4, et cela est une marge naturelle qui existe depuis des lustres). En gros, le pH marin qui vaut 8,2 en moyenne varie selon une marge de plus ou moins 1 point de pH, cela veut dire que le pH de l’eau de mer peut être naturellement 10 fois plus « acide » que la moyenne ou 10 fois moins acide que la moyenne. Pourtant, cela n’a pas provoqué l’hécatombe des espères marines depuis des centaines de millions d’années…  Soyons prudent quand on parle de moyenne, c’est de plus souvent employé à tort et à travers…
  • Je ne minimise pas les risques possibles pour les espèces lors de changements climatiques : cela a toujours existé, et l’on ne pourra pas changer grand-chose. Ce n’est pas à coups d’écotaxe que l’on sauvera la planète… Payer des taxes, c’est monnayer le droit de polluer, ça ne résout pas le problème… L’autre point à évoquer, c’est la confusion entretenue par les médias entre observations et prédictions. Les prédictions ne sont que des hypothèses : celles-ci ne sont infirmées ou étayées en 2100 par des observations. Les prédictions sont anxiogènes, elles évoquent des risques que l’on ne peut pas vraiment quantifier de façon fiable. Je suis ouvertement sceptique en ce qui concerne les prédictions pour les décennies à venir (de tout temps les hommes se sont trompés), mais en aucun cas je ne nie les observations actuelles. N’empêche que c’est troublant que les médias présentent des données quantitatives sous forme de pourcentages…

Nouvelle information, ce 9 juillet 2014 :
Je viens de lire l’article suivant : http://impostures.deontologic.org/index.php?topic=328.0;prev_next=prev#new
L’auteur y lance une critique acerbe contre le GIEC en étayant ses arguments à propos de l’acidité de l’eau de mer.J’ajoute ici un argument majeur à propos d’une phrase qui est la suivante : «L’épanchement de lave est accompagné par des fumerolles de sulfures qui rendent l’eau très acide.»Or il se trouve que les sulfures existent seulement en milieu aqueux très alcalin, à un pH supérieur ou égal à 12,9.

ph-sulf

En milieu acide, donc à pH inférieur à 7, il n’y a pas de sulfures, il y a prédominance du sulfure d’hydrogène. En milieu alcalin dont le pH est inférieur à 12,9, ce sont les hydrogénosulfures qui prédominent. Et quand le pH est supérieur à 12,9, il y a prédominance des sulfures. En solution aqueuse, ce n’est qu’à un pH alcalin (pH élevé) que les ions sulfure sont présents en grandes concentrations car à pH plus petit, l’ion H+ se combine avec les ions sulfure pour former HS ou H2S. HS est l’ion hydrogénosulfure. H2S est le sulfure d’hydrogène, un gaz soluble dans l’eau qui est un acide faible.

La phrase à propos des fumerolles est donc douteuse.

 

« La mer est salée parce qu’il y a des morues dedans. Et si elle ne déborde pas, c’est parce que la providence, dans sa sagesse, y a placé aussi des éponges »Alphonse Allais (Citation humoristique)

© 2011 John Philip C. Manson

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