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Par Dr. Dejene Ayele TESSEMA African Virtual university Université Virtuelle Af

Par Dr. Dejene Ayele TESSEMA African Virtual university Université Virtuelle Africaine Universidade Virtual Africana Chimie environnementale Université Virtuelle Africaine 1 NOTE Ce document est publié sous une licence Creative Commons. http://en.wikipedia.org/wiki/Creative_Commons Attribution http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ License (abréviation « cc-by »), Version 2.5.. Université Virtuelle Africaine 2 I. Chimie environnementale ____________________________________3 II. Cours et connaissances requises ______________________________3 III. Le temps _________________________________________________3 IV. Le matériel _______________________________________________3 V. Justification du cours _______________________________________3 VI. Vue générale du module _____________________________________4 6.1 Aperçu _______________________________________________4 6.2 Plan _________________________________________________5 6.3 Représentation graphique ________________________________6 VII. Objectifs générale __________________________________________7 VIII. Les objectifs spécifiques d’apprentissage ________________________7 IX. Activité d'enseignement et apprentissage ________________________8 X. Activité apprentissage ______________________________________13 XI. Glossaire ________________________________________________89 XII. Lectures obligatoires _______________________________________90 XIII. Liens utiles ______________________________________________93 XIV. Synthèse du module _______________________________________98 XV. Évaluation sommative ______________________________________99 XVI. Références _____________________________________________106 XVII. Auteur principal du module ________________________________107 XVIII. Rapport étudiant ________________________________________107 ;()3,+,:4(;0Ï9,: Université Virtuelle Africaine 3 0 *OPTPLLU]PYVUULTLU[HSL Par Dr. Dejene Ayele Tessema 00 *V\YZL[JVUUHPZZHUJLZYLX\PZLZ Avant de suivre ce cours, les étudiants doivent réviser les chapitres précédents de leur cours d’introduction à la chimie. - Loi des gaz parfaits et propriétés des gaz - Solutions et unités de concentration - Équilibre chimique - Équilibre ionique - Réactions acide-base et équilibre acido-basique 000;LTWZUtJLZZHPYLnJOHX\LJOHWP[YL Chapitre I. L’environnement (25 hrs) Chapitre II Chimie atmosphérique et pollution de l’air (35 hrs) Chapitre III. Chimie et pollution des eaux (35 hrs) Chapitre IV. Chimie et pollution des sols (25 hrs) 0=4H[tYPLS Pour chaque chapitre de ce module, les étudiants ont besoin - D’un ordinateur avec accès à internet, pour pouvoir accéder aux liens et aux ressources gratuites pertinentes - Du CD-Rom qui accompagne ce module par des lectures supplémentaires et qui donne les réponses aux exercices de chaque activité d’apprentissage. = 1\Z[PÄJH[PVUK\JV\YZ De quoi parle-t-on ? Les grandes quantités de substances chimiques produites par les industries moder- nes ont permis à l’humanité d’accéder à un niveau et à une qualité de vie inégalés. Cependant, cela a entraîné une dégradation de l’environnement. Pour améliorer la qualité de l’environnement, les gens ont besoin d’un certain niveau de connaissance en chimie environnementale. Les professeurs de chimie se doivent donc de connaître les enjeux environnementaux et de les transmettre à la société civile par le biais de leurs étudiants. Université Virtuelle Africaine 4 L’objectif général de ce cours est d’acquérir une compréhension des processus chimi- ques fondamentaux, qui sont au centre d’une série de problèmes environnementaux, et d’utiliser cette connaissance pour évaluer ces problèmes de manière critique. Les objectifs spécifiques sont de : - Comprendre la chimie de la couche d’ozone stratosphérique et les processus importants intervenant dans la diminution de la couche d’ozone; - Comprendre la chimie des processus troposphérique, ci-inclus le smog pho- tochimique et les pluies acides; - Comprendre les principes physiques de base de l’effet de serre ainsi que l’origine et le devenir des gaz à effet de serre - Comprendre la nature, la réactivité et le devenir environnemental des subs- tances chimiques organiques toxiques - Comprendre les implications sociétales de certains problèmes environnemen- taux. =0=\LNtUtYHSLK\TVK\SL 6.1. Aperçu du module Ce module met en application les principes fondamentaux de la chimie pour compren- dre l’origine, devenir et la réactivité des différents composés dans des environnements naturels et pollués. Les différentes subdivisions du milieu environnemental seront abordées dans la première partie. Les conséquences possibles d’une surexploitation des ressources naturelles seront expliquées pour permettre une appréciation des conséquences catastrophiques des actes de négligence humaine. Les parties suivantes mettront l’accent sur l’hydrosphère, l’atmosphère et les sols. Les questions environne- mentales abordées incluront les strates de l’atmosphère et les réactions chimiques qui y ont lieu, la diminution de la couche d’ozone, les polluants atmosphériques et leur origine, le réchauffement planétaire et les pluies acides, le changement climatique, l’eau et ses propriétés, les réactions chimiques dans les plans d’eau, la pollution des eaux et les sources des polluants, les sols, leurs formation, leurs caractéristiques et leu pollution. Université Virtuelle Africaine 5 6.2 Plan du module Chapitre I L’environnement (25 hrs) Introduction Consommation des ressources naturelles Accroissement de la population et environnement Environnement et urbanisation Environnement et industrialisation Chapitre II Chimie atmosphérique et pollution de l’air (35 hrs) Chimie atmosphérique Introduction Atmosphère terrestre Température et strates atmosphériques Caractéristiques des principales régions de l’atmosphère Pollution de l’air &ODVVL¿FDWLRQGHVSROOXDQWVDWPRVSKpULTXHV Principales sources des polluants atmosphériques Pollution atmosphérique et pluies acides Pollution atmosphérique et diminution de la couche d’ozone Réchauffement planétaire Solutions au problème Chapitre III Chimie et pollution des eaux (35 hrs) Chimie de l’eau Propriétés de l’eau Réaction chimiques dans les plans d’eau Gaz dissouts dans l’eau Phénomènes acide-base dans l’eau Réactions de complexation dans l’eau Pollution des eaux Qualité de l’eau Nature et type des polluants de l’eau Caractérisation des eaux usées Contrôle de la pollution des eaux Exigences pour la qualité de l’eau Université Virtuelle Africaine 6 Chapitre IV Chimie et pollution des sols (25 hrs) Chimie des sols Introduction Composition de sols Formation des sols Caractéristiques des sols &ODVVL¿FDWLRQGHVVROV Érosion des sols Pollution des sols Origine de la pollution des sols Effet de la pollution des sols Contrôle de la pollution des sols 6.3 Représentation graphique Graphic Organizer Environmental Chemistry Soil Pollution Atmospheric chemistry Aquatic chemistry Air pollution Water pollution Soil Chemistry Université Virtuelle Africaine 7 =00 6IQLJ[PMNtUtYHS Ce cours parle des problèmes environnementaux et des principes chimiques sous- jacents. Son objectif est de vous permettre d’utiliser les connaissances chimiques pour comprendre les problèmes environnementaux. Le but de ce cours est de vous aider à comprendre, du point de vue d’un chimiste, comment améliorer la qualité de l’environnement =000 6IQLJ[PMZZWtJPÄX\LZK»HWWYLU[PZZHNL Objectifs d’apprentissage 1. L’environnement Familiariser les étudiants avec les subdivisions du milieu et expliquer les conséquences SRVVLEOHVG¶XQHXWLOLVDWLRQH[FHVVLYHGHVUHVVRXUFHVQDWXUHOOHVD¿QG¶DPpOLRUHUODSULVH de conscience des conséquences catastrophiques des actes de négligence. 2. Chimie et pollution de l’air Expliquer la composante gazeuse de l’environnement, les variations verticales dans la température de l’atmosphère et la chimie responsable des variations observées, les processus comme la diminution de la couche d’ozone, l’effet de serre et le ré- chauffement planétaire 3. Chimie et pollution des eaux Permettre une compréhension fondamentale des processus chimiques organiques et inorganiques déterminant la composition de l’environnement aquatique et le devenir des polluants dans un environnement aquatique 4. Chimie et pollution des sols Familiariser les étudiants avec les principaux composants des sols et la manière dont ils sont formés. Introduire certaines caractéristiques importantes des sols, leur FODVVL¿FDWLRQHWOHVGLIIpUHQWHVVRXUFHVGHSROOXWLRQGHVVROV Université Virtuelle Africaine 8 0?(J[P]P[tZK»LUZLPNULTLU[L[ K»HWWYLU[PZZHNL Pré-requis TITRE : Pré-requis pour le cours de chimie environnementale JUSTIFICATION : Ce test est destiné à évaluer le niveau actuel de vos connaissances en chimie. Sa réussite est une condition préalable pour un apprentissage réussi de ce module Questions 1. Une solution contient 15 g de glucose (sucre de table) et 60 g d’eau. Quel est le pourcentage (masse/masse) de la solution de glucose a) 20% b) 2% c) 0.2% d) 5% 2. Quelle est la molarité d’une solution de 100 ml préparée à l’aide de 11 g de CaCl2 et d’eau ? a) 0,1 M b) 0,01 M c) 11,0 M d) 1,0 M 3. Une solution a une concentration [H3O+] de 1 x 10-5. Quelle est la [OH-] de cette solution ? a) 1,0 x 10-5 b) 1,0 x 10-8 c) 1,0 x 10-9 d) 1,0 x 10-7 4. Une solution d’ammoniaque a une [OH-] de 1 x 10-3. Quel est le pH de cette solution ? a) 8 b) 11 c) 3 d) 1.0 x 10-11 5. Quel est le nom de la partie de la Terre sur laquelle vivent les êtres humains et de laquelle ils extraient leur nourriture, minéraux et combustibles ? a) l’environnement b) la géosphère c) l’atmosphère d) la biosphère /HSURFHVVXVSDUOHTXHOOHVSODQWHV¿[HQWO¶pQHUJLHVRODLUHHWOHFDUERQHGX CO2 atmosphérique sous la forme d’une biomasse hautement énergétique, représentée par {CH2O} est connue comme : D OD¿[DWLRQE ODFDUERQDWDWLRQVRODLUHF ODWUDQVSLUDWLRQG ODSKRWRV\Q- thèse 7. Quand un mélange de gaz est en contact avec la surface d’un liquide, la solu- bilité d’un gaz donné dans le liquide a) est proportionnelle à la température du liquide b) est proportionnelle à la pression partielle de ce gaz en contact avec le liquide c) est proportionnelle à la pression totale exercée par le mélange de gaz d) aucune de ces réponses Université Virtuelle Africaine 9 8. Quel est le produit gazeux formé par la combustion complète de combustible fossile ? a) le dioxyde de carbone b) le monoxyde de carbone c) le carbone d) l’azote 9. Quel gaz de l’atmosphère contribue le plus au réchauffement planétaire ? a) le dihydrogène b) le diazote c) le dioxyde de carbone d) le monoxyde de carbone 10. Laquelle de ces propositions entraîne une diminution de la couche d’ozone? a) augmentation de la consommation des combustibles fossiles b) augmentation du smog photochimique dans les villes c) augmentation de la température des océans liée au réchauffement global d) augmentation de l’utilisation des produits chimiques dans les réfrigérateurs et les bombes aérosols 11. Quel est la preuve la plus probable du réchauffement planétaire ? a) augmentation de la sécheresse dans des régions d’Afrique b) augmentation de la calotte glacière au Pôle Sud c) amincissement des anneaux de croissance des uploads/Litterature/ chimie-environnementale-readings-pdf.pdf