Les Concentrations.
Elles sont à utiliser dans toutes les équations d'équilibre. En effet les concentrations molaires sont des grandeurs thermodynamiques (au même titre que les pressions, ou la température absolue). Elles doivent donc être utilisées dans toutes les équations qui découlent de la thermodynamique ce qui est le cas des équations d'équilibre.
Elles correspondent au nombre de moles de produit dissous dans l'unité de volume.
Exemple : Concentration molaire d'une solution de 20 mg.L-1 de Calcium de masse molaire : 40 g.mol-1 :
[Ca2+]=
=
5.10-4 mol.Ll-1.
[Ca2+]=0,5 mmol.L-1.
Les anglo-saxons utilisent fréquemment les concentrations exprimées en ppm et ppb.
1 ppm = 1 partie par million =1 mg.kg-1 
1 mg.L-1 .
1 ppb = 1 partie par milliard = 1 mg.t-1
1 mg.L-1
(one billion=un milliard)
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Concentrations molaires |
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| Concentrations en ppm, ppb | |
| Concentrations en eq.L-1 | |
| Unités dérivées | |
| Concentrations rapportées à une espèce | |
Balance "massique".
111 g de chlorure de calcium se répartissent en 71 g de chlorures et
40 g de calcium : il n'y a pas équilibre des quantités massiques
des anions et des cations.
L'électroneutralité d'une solution comprenant différentes espèces ioniques permet d'écrire une relation du type :
[H+]+2.[Ca2+]+2.[Mg2+]+[Na+]+[K+]=
[OH-]+2.[CO32-]+[HCO3-]+[Cl-]+[NO3-]+2.[SO42-]
Cette équation exprime l'égalité des charges électriques portées par les cations d'une part, et les anions d'autre part.
Par exemple nous avons vu qu'une solution de 20 mg.l-1 de calcium est une solution dont la concentration molaire est : [Ca2+]=0,5 mmol.L-1. Le nombre de moles de charges électriques élémentaires est : 2x0,5=1 mmol.L-1. On peut alors écrire que la concentration en calcium est 1 mmol.L-1 de charges électriques élémentaires.
Si l'on définit une unité appelée équivalent telle que : l'équivalent est égal à 1 mole de charges électriques élémentaires, l'écriture peut être simplifiée en écrivant :
[Ca2+]=10-3 eq.L-1.
On définira le milli-équivalent comme étant égal à 1 mmol de charges électriques élémentaires.
La masse nécessaire pour porter 1 équivalent est fonction de l'espèce ionique.
Cette masse s'exprime par la relation : 
avec : Mx en g.mol-1
et n en eq.mol-1 et est appelée équivalent-gramme.
n : valence de l'ion (unité : nombre de moles de charges électriques élémentaires
portées par une mole d'ion : soit avec la notation proposée eq.mol-1 ),
Mx : masse molaire de l'ion.
Exemple : un équivalent-gramme d'ion sulfate vaut : 
=48
grammes par équivalent.
Pour passer des concentrations massiques aux concentrations exprimées en quantité de charges électriques (eq.L-1) il faut donc réaliser deux opérations :
1. Déterminer l'équivalent-gramme de chaque espèce.
2. Diviser la concentration massique par l'équivalent-gramme.
Ex : Equivalent-gramme du calcium : 20 mg.meq-1 ; Concentration massique : [Ca2+]=100 mg.L-1 alors : [Ca2+]=5 meq.L-1.
Si toutes les concentrations sont exprimées en meq.L-1 la balance ionique de l'eau vue plus haut peut alors s'écrire :
[H+]+[Ca2+]+[Mg2+]+[Na+]+[K+]=
[OH-]+[CO32-]+[HCO3-]+[Cl-]+[NO3-]+[SO42-]
L'utilisation de ces unités permet d'écrire plus aisément la relation d'électroneutralité.
Remarque : une solution normale contiendra un équivalent de soluté par litre de solution. Une solution décinormale contiendra un dixième d'équivalent par litre, ...
Exemples :
Solution normale d'acide chlorhydrique : 36,5 g.L-1 d'HCl (masse
molaire : 36,5 g.mol-1, valence : 1).
Solution normale d'acide sulfurique : 49 g.L-1 (masse molaire :
98 g.mol-1, valence : 2).
- le degré français : ºf. Il est défini par : 1 ºf= 0,2 meq.L-1.
- ppmX : Une solution à 1 mg.L-1 de soluté X porte
une charge de 
meq.L-1.
On peut alors écrire : 1 ppmX= meq.L-1.
Exemple :
1 ppm CaCO3=
meq.L-1, soit encore 
ºf.
Ces unités (ppm CaCO3, ppm CaO, ppm MgO, ...), sont utilisées parfois par commodité lors de traitements particuliers de l'eau (décarbonatation à la chaux, reminéralisation, ...).
Exemple : 1ºF correspond à 10 mg.L-1 de CaCO3 ; 1meq.L-1 correspond à 50 mg.l-1 de CaCO3; etc...
Concentrations rapportées à une espèce.
Les produits utilisés en traitement de l'eau peuvent se présenter sous de
multiples formes.
Ces produits peuvent :
Il est donc nécessaire d'avoir un langage commun au fabricant de produit, au législateur, à l'utilisateur, ...
Ainsi par exemple pour les EDCH, la concentration maximale en phosphore est
de 5 mg.L-1 exprimé en P2O5 (anhydride phosphorique
ou pentoxyde de phosphore).
Une mole de P2O5 à une masse de 142 g et contient 2
moles de P. Cette concentration limite en phosphore correspond donc à : 
mmol.L-1 de P.
Soit : 
mg.L-1 (2,18 mg.l-1) de phosphore exprimé en P.
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Dénomination |
Masse molaire |
Formulation |
|
Phosphore |
31 g.mol-1 |
P |
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Phosphate trisodique anhydre |
164 g.mol-1 |
Na3PO4 |
|
Phosphate trisodique hydraté |
380 g.mol-1 |
Na3PO4,12 H2O |
|
Phosphate disodique |
140 g.mol-1 |
Na2HPO4 |
|
Anhydride phosphorique ou pentoxyde de phosphore |
142 g.mol-1 |
P2O5 |
|
Ion orthophosphate |
95 g.mol-1 |
PO43- |
