cours 3 Flashcards
évolution de l’atmosphère de la terre, hypothèse des 3 atmosphères
- la terre juste formée par H2 et He très légers qui se sont échappés dans l’espace
2.La terre jeune
Volcans ont libéré vapeur d’eau, CO2 et NH3 dans l’atmos. * CO2 dissous dans l’eau de mer. * Bactéries simples ont commencé la photosynthèse, consommant CO2 et produisant O2 .
3. Terre actuelle
accumulation de lO2 par photosynthèse: consommation de CO2 et production de O2 permet d’atteindre l’équilibre avec respiration (consommation de O2 et production de CO2)
NH3 est photolysé en N2 et H2; H2 s’échappe dans l’espace
gaz majeurs dans l’atmosphere actuel
diazote N2, O2, Ar = % en vl très constante
expliquer loi de henry
La loi de Henry dit que la quantité d’un gaz dissous dans un liquide est proportionnelle à la pression de ce gaz au-dessus du liquide. En d’autres mots, plus la pression d’un gaz au-dessus du liquide est élevée, plus ce gaz se dissoudra facilement dans le liquide.
Par exemple, dans une bouteille de soda fermée, le gaz carbonique (CO₂) est sous haute pression, ce qui le garde dissous dans le liquide. Lorsque vous ouvrez la bouteille, la pression diminue et le gaz se libère sous forme de bulles.
Cw = HCa = B Pa Cw : la concentration dans l’eau (mL L -1 ) Ca : la concentration dans l’air (mL L -1 ) Pa : la pression partielle du gaz (atm)
B: le coefficient de solubilité du gaz (mL L -1 atm -1 ) H: la constante de Henry (sans unités)
B est contrôlée par la proprieté du gaz, la température, et la salinité:
décrire les influences de la solubilité des gaz
Solubilité et Température :
Pour les gaz, la solubilité diminue souvent lorsque la température augmente. En effet, avec plus de chaleur, les molécules de gaz ont plus d’énergie cinétique, ce qui les aide à échapper plus facilement du liquide.
Pour les solides, en revanche, la solubilité augmente généralement avec la température, car les molécules de soluté se dissocient plus facilement dans le solvant.
Solubilité et Masse Molaire :
En général, les gaz ayant une masse molaire plus élevée sont souvent plus solubles dans l’eau que les gaz légers. Cela est dû à des interactions intermoléculaires plus fortes entre les molécules de gaz lourds et les molécules de solvant. Par exemple, le dioxyde de carbone (CO₂) est plus soluble que l’hydrogène (H₂).
Effet de la Température et de la Masse Molaire ensemble :
À des températures plus basses, les gaz lourds restent mieux dissous dans le liquide que les gaz légers, car ils ont une énergie cinétique plus faible, ce qui les aide à rester dans le solvant.
À mesure que la température augmente, même les gaz lourds deviennent moins solubles, car l’énergie thermique croissante facilite leur échappement du liquide.
définition de (sur-sous) saturation
car degré de saturation calculée
Og = Cg/ C*g x 100
Cg: concentration mesurée dans l’eaude mer
C*g: a concentration dans l’eau de mer à l’équilibre avec l’air
Si g >1 (g >0) →sursaturation→un transfert net de gaz de la mer vers l’air. * Si g <1 (g <0) →sous-saturation →un transfert net de gaz de l’air vers la mer . * Si g =1 (g =0) →saturation →pas de transfert net de gaz entre la mer et l’ai
calcul flux gaz air-mer
F = k (Cg –Cg * )
k: vitesse d’échange ou coefficient de transfert
k dépend de l’ampleur de la turbulence dans les eaux de surface et est fonction de la vitesse de vent.
équilibre thermodynamique du système CO2 dans l’eau de mer
Eau H20 + CO2 (gaz-aq) forment H2CO3
acide carbonique H2CO3 se dissocie en H+ et carbonate HCo3-
CO32- + Ca2+ qui sont dissout dans la colonne d’eau forment le solide CaCo3 carbonate de calcium dans les sédiments par précipitation sils sont en grande quantité
différents pH pour forme de carbone
Réaction poussée vers l’équilibre
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3−
au pH de l’eau de mer a 8: forme préférée est le bicarbonate HCO3- (puis en faible qte CO32- et CO2)
À ce pH, il y a un équilibre entre CO2 dissous, HCO3− , et une petite quantité de CO32− . À pH 8, cet équilibre est dans une zone de transition, favorisant HCO3−
À pH acide (pH < 6 environ), cette réaction est poussée vers la gauche puisque ions H+ abondants, favorisant CO2
À pH élevé (alcalin, pH > 10) , réaction poussée vers la droite, car peu d’ion H+ disponibles: le carbonate CO32− devient la forme dominante.
Le carbone inorganique dissous = DIC
DIC = [CO2(aq) ] + [H2 CO3 ] + [HCO3 -] +[CO3 2-]
au ph de la mer 99% des espèces du CO2 sont sous forme de HCO3- et CO32- donc on peut simplifier
DIC = [HCO3 -] +[CO3 2-]
Le DIC est la forme dominante de carbone dans l’océan vs organique et particulaire
alcalinité totale (TA)
TA = accepteurs de proton - donneurs de proton
alcalinité pratique PA = [HCO3 -] + 2[CO3 2-] + [B(OH)4 -] + [OH -] - [H + ]
alcalinité du carbonate (CA) CA= [HCO3 -] +2[CO3 2-] = PA = TA
DIC = [HCO3 -] + [CO32-] [CO3 2-] = CA -DIC
TA selon l’équilibre de la charge ionique de l’eau de mer :
TA = [Na + ] + 2 [Mg 2+ ] + 2[Ca 2+ ] + [K + ] - [Cl -] -2[SO4 2-]
l’alcalinité totale correspond approximativement au léger excès de charge des cations majeurs par rapport aux anions majeurs.
Paramètres mesurables du système de CO2 dans l’eau de mer
- pH (aH + = [H +])
- Alcalinité totale (TA)
- CO2 totale (DIC)
- Pression partielle de CO2 (pCO2 )
Si on mesure deux de ces quatre paramètres (pH, TA, DIC, pCO2 ), on peut calculer les autres paramètres et les espèce de le système de CO2 ([CO2 * ], [HCO3 -], [CO3 2-])
Les effets de différents processus sur le système CO2
Échange air-mer CO2(g) —–CO2(aq) ne change pas TA
- Photosynthèse et respiration CO2 + H2 O + NO3 -+ PO4 3- —– OM + O2 + OH
Production de CO2 de l’oxydation de MO ou consummation de CO2 par photosynthèse ne change pas TA.
-* Production et dissolution de CaCO3
Ca 2+ + 2HCO3 -CaCO3 + CO2 + H2 O
change la TA
ΔTA = 2*ΔDIC.
Répartitions verticales – pCO
pCO2 plus élevé dans l’océan pacifique car plus vieille (accumulation de CO2)
Minimum par photosynthése: en surface
Maximum par oxydationde matièreorganiqueparticulaire: en zone intermédiaire vers 1000
l’alcalinité totale normalisée (NTA)
augmente de manière linéaire avec la salinité de l’eau de mer
TA / S presque constante. On definit: NTA = TA 35 / S
Les eaux profondes accumulent aussi du CO2 provenant de la décomposition de la matière organique. la pression augmente, et la température, favorisant la dissolution du CaCO3
Les eaux profondes accumulent aussi du CO2 provenant de la décomposition de la matière organique. la pression augmente, et la température, favorisant la dissolution du CaCO3
exception de NTA Définition : l’alcalinité totale normalisée (NTA)
régions de upwelling d’eau froide
Dans les eaux profondes, la concentration en CO2 est souvent plus élevée en raison de la décomposition de la matière organique. CO2 en excès rend l’eau plus acide, ce qui tend a dissoudre le carbonate de calcium et libérer des ions calcium. La dissolution de
CaCO3 augmente l’alcalinité de l’eau, car elle ajoute des ions carbonate (CO32−) dans l’équation. Cette dissolution contrebalance parfois l’acidification temporaire due à l’excès de CO2, car les ions CO32− libérés peuvent tamponner une partie de l’acidité.
Répartitions verticales – NTCO
(NDIC; le DIC normalisé)
NTCO2 avec profondeurdûà oxydation de carbon organiqueet dissolution de CaCO3 avec profond:
