Les examens me donnent des gaz!

Je me souviens bien que la saturation de l'O2 dissous a donné quelques soucis (intestinaux? ) à certains, aussi voici un petit rappel et une explication théorique imagée qui aidera à fixer les choses.
Tout d'abord remarquons les moeurs dissolues du participe passé de dissoudre!
Dissous au masculin, dissoute au féminin, de quoi faire prendre une aspirine (effervescente) aux réfractaires de l'orthographe... enfin bref, je m'éloigne du sujet.

La température et les changements d'état

Commençons par la nature de la température: en fait c'est la mesure du degré d'agitation moléculaire dans un corps.
A l'état solide, les molécules sont peu agitées: l'énergie qu'on leur communique les fait "sautiller sur place"; si cette énergie augmente, elle devient suffisante pour briser les liens qui arrangent les molécules régulièrement dans le solide; les molécules se mettent à tournoyer les unes autour des autres, les liens entre elles se faisant et se défaisant; on est alors dans l'état liquide.
Si la température augmente encore et que l'énergie des molécules est nettement supérieure à celle des liens, alors elles bougent dans tous les sens en se cognant les unes aux autres et en rebondissant, tout ceci prend évidemment beaucoup de place, et on passe alors à l'état gazeux (1).

La dissolution

Imaginons maintenant un gaz à la surface du liquide: ses molécules vont très vite, se déplacent dans tous les sens et certaines à travers la surface du liquide; une fois sous la surface, la molécule de gaz est ralentie car il y a nettement moins d'espace libre (2); éventuellement, puisque les molécules de liquide bougent quand même, la molécule de gaz sera éjectée mais statistiquement et à l'équilibre, autant de molécules vont rentrer et sortir (3).

La pression

La pression qu'un gaz exerce sur l'eau va augmenter la proportion de gaz dissous: imaginez qu'on presse le gaz sur la surface du liquide; on augmente le nombre de molécules dirigées vers le bas.
C'est la loi de Henry (et oui!): "A température constante et à saturation, la quantité de gaz dissous dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle qu'exerce ce gaz sur le liquide".
Une preuve? Une bouteille d'eau gazeuze! Avant que vous ne l'ouvriez, la pression dans la bouteille est plus forte que la pression atmosphérique: une fois ouverte, la quantité de CO2 dissous dans le liquide diminue rapidement; le gaz excédentaire s'échappe en formant des bulles (n'oubliez pas de remettre le bouchon) .

La température

Ah enfin le coeur du sujet!!!
Si vous avez suivi mon explication sur la nature de la température, c'est intuitivement facile à comprendre: si le liquide est plus chaud, ses molécules se déplacent plus vite, en cognant plus fort les unes sur les autres: des molécules sont donc éjectées du liquide plus facilement et se retrouvent à l'état gazeux; bien entendu, ces molécules peuvent être des molécules de gaz préalablement dissous.
Si la température augmente, l'équilibre est déplacé et la quantité de gaz dissous sera moindre. CQFD!!!
Quelques chiffre sous une atmosphère: O2 ->H2O 10 mg/L à 12 °C, et 14 mg/L à 0°C.

Le "remuage"

Si on agite un liquide, on augmente la surface d'interface liquide/gaz et on favorise la dissolution; de même si on fait passer un courant de bulles dans un aquarium: plus l'interface liquide/gaz est étendu et plus les molécules de gaz ont de chances de passer dans le liquide. Notons qu'en remuant, on augmente la quantité effective de gaz dissous... et PAS la quantité maximale de gaz que le liquide peut dissoudre: d'ailleurs, dès la fin du traitement, des bulles se forment rapidement et évacuent l'excès.
Ainsi dans un torrent froid et bien remué, la quantité d'oxygène dissous est la plus grande... on est proche de la saturation...

La saturation

Il existe une limite théorique à la quantité de gaz dissous, dépendante de la pression, de la température, de la nature du gaz et du solvant (loi de Henry);
quelques chiffre sous une atmosphère: O2 ->H2O 10 mg/L à 12 °C, et 14 mg/L à 0°C.
C'est le maximum d'oxygène que l'eau peut contenir, mais il peut y en avoir moins, par exemple s'il est consommé par des réactions chimiques, comme par exemple la respiration des poissons et surtout des plantes aquatiques qui prolifèrent l'été dans les milieux eutrophes ou eutrophisés...
Le degré de saturation d'oxygène est simplement la quantité effective (mesurée) d'oxygène par rapport au maximum théorique à cette température.
Ainsi, si on mesure 7mg d'O2 à 0°C dans une eau, elle est saturée à 7/14, soit 50%




(1) ne pas confondre avec l'état vaseux qui suit l'abus d'alcool; l'état gazeux suit l'abus de cassoulet
(2) en fait, quand j'écris molécule de gaz, c'est une simplification: ce qui fait qu'un corps est gazeux, liquide ou solide, c'est l'interaction entre ses molécules et en entrant dans le liquide, la molécule de gaz devient molécule du liquide
(3) notons aussi que l'eau, par exemple, est aussi en équilibre avec sa phase gazeuse à ce point de vue: si l'air est assez sec, plus de molécules d'eau sortiront et l'équilibre est déplacé; ainsi un verre d'eau s'évaporera lentement dans une atmosphère non saturée, et l'évaporation se produira d'autant plus vite que l'interface liquide/gaz est grand; les phénomènes d'évaporation et de dissolution sont comparables.