Électrolyse

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Symbole_electrolyseur.png

Représentation symbolique d'un électrolyseur dans un circuit

Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de composés chimiques liés utilisant l'électricité.

Sommaire

1 Principe

2 Application

2.1 Production de dihydrogène par électrolyse de l'eau
2.2 Plaquage

3 Fondateurs

Principe

La matière à décomposer ou à transférer est dissoute dans un solvant approprié, ou fondue de sorte que ses ions constitutifs soient disponibles dans la solution.

Un potentiel électrique est appliqué à travers une paire d'électrodes immergées dans cette solution.
Le conducteur négatif est appelé la cathode et, le conducteur chargé positivement l'anode.
Lors du passage d'un courant électrique continu, les électrodes attirent à elles les ions de charge opposée.

Application

Production de dihydrogène par électrolyse de l'eau

L'électrolyse peut être utilisée pour décomposer l'eau, H₂O, en dihydrogène, H₂, en dioxygène, O₂.

Réactions :

Réaction à l'anode :

$\begin{matrix} & \\ 2H_2O (liquide)& \overrightarrow{\qquad} & O^2 (gaz) + 4H^+(aqueux) + 4e^-\ \\\end{matrix}$

Réaction à la cathode :

$\begin{matrix} & \\ 4H_2O (liquide) + 4e^-\overrightarrow{\qquad} & 2H_2 (gaz) + 4OH^-(aqueux) \ \\\end{matrix}$

Globalement, nous avons :

$\begin{matrix} & \\ 2H_2O (liquide)\overrightarrow{\qquad} & 2H_2 (gaz) + O_2(gaz) \ \\\end{matrix}$

Néanmoins, cette méthode n'est pas la plus efficace pour produire du dioxygène ou du dihydrogène industriellement. On préfère souvent extraire le dioxygène de l'air, et le dihydrogène par reformage du méthane :CH₄ (voir l'article dihydrogène).

Plaquage

La technique du plaquage par électrolyse consiste à recouvrir des objets d'une mince couche régulière d'un métal généralement précieux.

Par exemple, une bague est plongée dans une solution de chlorure d'argent (Ag⁺ + Cl^-), relié à un générateur.

Les ions d'argents vont se déposer sur l'anneau selon la réaction d'oxydo-réduction : Ag⁺_(aq) + e^- -> Ag_(s). On obtient ainsi un anneau plaqué argent.

Plus généralement, les dérivés chimiques d'un métal donné peuvent être utilisés à des fins de placage avec ce dernier. Ainsi, on peut couvrir un objet métallique de cuivre avec le bain de sulfate de cuivre qu'on utilise d'ordinaire pour traiter la vigne.

On peut tester avec l'expérience suivante avec:

une source de courant continu réglable, capable de délivrer de 1 à 10 Ampères.
un récipient pour le bain (ne doit pas être métallique).

La cathode (-) est relié à la pièce à plaquer, l'anode (+) est reliée à un morceau de cuivre qui servira à alimenter le placage. Les deux électrodes sont plongées dans le bain, à quelques centimètres l'une de l'autre, puis on fait passer le courant autant de temps que nécessaire.

facteurs favorisant le phénomène :

Concentration du bain : Plus le bain est concentré, mieux ça marche.
Surface de la pièce à plaquer : plus la surface de la pièce est grande, plus l'intensité électrique doir être élevée.
La vitesse du dépôt : elle est proportionnelle à la quantité de courant traversant la pièce à plaquer.

Fondateurs

Les scientifiques pionners de l'électrolyse sont :

Dr Charles Eugene Michel, ophtalmologiste américain, a eu l'idée en 1875 d'insérer une fine aiguille chargée de courant galvanique dans les follicules pileux chez un de ses patient, à des fins d'épilation.
Professeur Paul M. Kree, technicien et inventeur, a mis sur pied en 1916 le type d'appareil à multiples aiguilles.
Van Zeynik fut en 1899 le premier à observer que les tissus organiques peuvent être chauffés par un courant de haute fréquence.
Svante Arrhenius
Adolph Wilhelm Hermann Kolbe