Qu'est-ce que l'électrolyse ?

L'électrolyse est un réaction chimique non spontanée qui implique une réaction d'oxydo-réduction, qui est provoquée par un courant électrique.

Pour que l'électrolyse ait lieu, le courant électrique impliqué doit être continu et avoir une tension suffisante.

Pour que les ions impliqués aient la liberté de mouvement qu'ils effectuent, l'électrolyse peut se faire par fusion (électrolyse ignée) ou par dissolution (électrolyse en solution).

Applications d'électrolyse

De nombreux matériaux et composés chimiques sont produits à partir du processus d'électrolyse, par exemple :

• aluminium et cuivre
• hydrogène et chlore en cylindre
• bijoux fantaisie (procédé de galvanisation)
• cocotte minute
• roue en magnésium (enjoliveurs de voiture).

Lois de l'électrolyse

Les lois de l'électrolyse ont été développées par le physicien et chimiste anglais Michael de Faraday (1791-1867). Les deux lois régissent les aspects quantitatifs de l'électrolyse.

LES première loi de l'électrolyse a l'énoncé suivant :

“La masse d'un élément, déposé pendant le processus d'électrolyse, est directement proportionnelle à la quantité d'électricité qui traverse la cellule électrolytique

”.

Q = je. t

Où,

Q: charge électrique (C)
je: intensité du courant électrique (A)
t: intervalle de temps de passage du courant électrique (s)

LES deuxième loi de l'électrolyse a l'énoncé suivant :

“Les masses de divers éléments, lorsqu'elles sont déposées pendant l'électrolyse par la même quantité d'électricité, sont directement proportionnelles à leurs équivalents chimiques”.

M = K. ET

Où,

M: masse de substance
K: constante de proportionnalité
ET: gramme équivalent de substance

En savoir plus dans l'article: constante de Faraday.

Classification

Le processus d'électrolyse peut se produire par fusion ou dissolution :

Électrolyse ignée

L'électrolyse ignée est celle qui est traitée à partir d'un électrolyte fondu, c'est-à-dire par le processus de La fusion.

À titre d'exemple, utilisons NaCl (chlorure de sodium). Lorsque nous chauffons la substance à 808 °C, elle fusionne et les ions présents (Na⁺ et Cl^-) commencent à avoir une plus grande liberté de mouvement, à l'état liquide.

quand le courant électrique passe dans la cellule électrolytique, les cations Na⁺ ils sont attirés par le pôle négatif, appelé cathode. Déjà les anions de Cl^-, sont attirés par le pôle positif, ou l'anode.

Dans le cas de Na⁺ une réaction de réduction se produit, tandis que dans Cl^-, il y a une réaction de oxydation.

Schéma de l'électrolyse du NaCl igné

Électrolyse aqueuse

En électrolyse aqueuse, le solvant ionisant utilisé est l'eau. En solution aqueuse, l'électrolyse peut être réalisée avec des électrodes inversées ou des électrodes actives (ou réactives).

Électrodes inertes: l'eau de la solution s'ionise selon l'équation :

H₂O H⁺ + OH^-

Avec le dissociation de NaCl nous avons :

NaCl → Na⁺ + Cl^-

Ainsi, les cations H⁺ et sur⁺ peuvent être déchargés au pôle négatif, tandis que les anions OH^- et Cl^- peut être déchargé au pôle positif.

Schéma d'électrolyse aqueuse NaCl

Dans les cations, il y a une réaction de réduction (réduction cathodique), tandis que dans les anions, une réaction d'oxydation (oxydation anodique).

On a donc la réaction d'électrolyse :

2 NaCl + 2H₂O → 2 In⁺ + 2 OH^- + H₂ + Cl₂

De cela, nous pouvons conclure que les molécules de NaOH restent en solution, tandis que H₂ est libéré au pôle négatif et le Cl₂, sur le pôle positif.

Ce processus donnera l'équation équivalente :

2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂

Électrodes actives: dans ce cas, les électrodes actives participent à l'électrolyse, cependant, elles subissent de la corrosion.

A titre d'exemple, nous avons l'électrolyse en solution aqueuse de sulfate de cuivre (CuSO₄):
CUSO₄ → Cu₂ + système d'exploitation ^2-₄
H₂O → H⁺ + OH^-

Schéma d'électrolyse aqueuse CuSO₄

Dans ce cas, l'anode en cuivre se corrodera :

Cul⁰ → Cu²⁺ + 2e^-

En effet, selon les potentiels standards des électrodes, le courant électrique a plus de facilité à éliminer les électrons du Cu⁰ que le système d'exploitation ^2-₄ ou de oh^-.

Par conséquent, au pôle négatif, la réaction d'électrolyse suivante se produit :

2e^- + Cu²⁺ → Cu

Au pôle positif, on a la réaction d'électrolyse :

Cu → Cu²⁺ +2e^-

Enfin, lorsque nous additionnons les deux équations d'électrolyse, nous avons comme résultat zéro.

Vous voulez en savoir plus sur le sujet? Lire les articles :

• Ion, cation et anion
• Réactions chimiques
• réactions d'oxydo-réduction

Batterie et électrolyse

L'électrolyse est basée sur un phénomène inverse à celui de la batterie. En électrolyse, le processus n'est pas spontané, comme cela se produit dans les batteries. En d'autres termes, l'électrolyse convertit l'énergie électrique en énergie chimique, tandis que la cellule génère de l'énergie électrique à partir de l'énergie chimique.

en savoir plus sur Électrochimie.

Des exercices

1. (Ulbra-RS) Le potassium métallique peut être produit par l'électrolyse ignée du chlorure de potassium. À partir de cette déclaration, cochez la bonne alternative.

a) L'électrolyse est un processus qui implique des réactions d'oxydo-réduction et de réduction motivées par le courant électrique.
b) L'électrolyse ignée du chlorure de potassium a lieu à température ambiante.
c) Le potassium se trouve dans la nature sous forme réduite (K⁰).
d) La réaction d'électrolyse est une réaction qui a lieu à l'aide d'un rayonnement ultraviolet.
e) Dans le processus d'électrolyse du chlorure de potassium, pour obtenir du potassium métallique, le transfert d'électrons du potassium au chlore se produit.

Voir la réponse

Alternative à

2. (UFRGS-RS) Dans la cathode d'une cellule d'électrolyse il y a toujours :

a) Dépôt de métal.
b) Une demi-réaction de réduction.
c) Production de courant électrique.
d) Libération d'hydrogène gazeux.
e) Corrosion chimique.

Voir la réponse

Alternative b

3. (Unifor-CE) Les propositions suivantes sont liées à l'électrolyse :

JE. Les réactions d'électrolyse se produisent avec la consommation d'énergie électrique.
II. Les solutions aqueuses de glucose ne peuvent pas être électrolysées car elles ne conduisent pas de courant électrique.
III. Dans l'électrolyse des solutions salines, les cations métalliques subissent une oxydation.

On ne peut dire que :

a) J'ai raison.
b) II a raison.
c) III a raison.
d) I et II sont corrects.
e) II et III sont corrects.

Voir la réponse

Alternative

4. (FEI-SP) Deux étudiants en Chimie ont réalisé l'électrolyse du BaCl₂; le premier aqueux et le second ardent. Concernant le résultat, on peut dire que les deux ont obtenu :

a) H₂ C'est le₂ aux anodes.
b) H₂ et Ba aux anodes.
c) Cl₂ et Ba sur les électrodes.
d) H₂ aux cathodes.
e) Cl₂ aux anodes.

Voir la réponse

Alternative et

5. (Vunesp) "Piscine sans chimie» est une publicité sur le traitement de l'eau. On sait cependant que le traitement consiste à ajouter du chlorure de sodium à l'eau et à faire passer cette de l'eau à travers un récipient équipé d'électrodes en cuivre et en platine reliées à un fil voiture.

a) Sur la base de ces informations, discutez si le message publicitaire est correct
b) En considérant les électrodes inertes, écris les équations des réactions mises en jeu qui justifient la réponse précédente.

Voir la réponse

a) Le message publicitaire n'est pas correct, car il y aura formation de produits chimiques.
b) 2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂ (réaction qui forme du chlore, utile dans le traitement de l'eau de piscine)
2 NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O (réaction qui forme NaClO, un puissant bactéricide)