I. Définition
Électrolyse : ensemble des réactions chimiques qui se produisent lors du passage du courant électrique dans une solution (l'électrolyte).
⚠️ Contrairement à la réaction redox spontanée, l'électrolyse est une réaction provoquée (forcée) : l'énergie électrique inverse le sens naturel d'évolution.
Règle : anode = oxydation ; cathode = réduction ; les cations migrent vers la cathode.
II. Électrolyses classiques
| Électrolyte | Anode (oxydation) | Cathode (réduction) | Bilan |
|---|
| Acide sulfurique (H₂SO₄) | 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻
O₂ rallume la bûchette | 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂
H₂ : détonation | 2H₂O → 2H₂ + O₂ |
| Chlorure d'étain (SnCl₂) | 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
Cl₂ décolore l'indigo | Sn²⁺ + 2e⁻ → Sn
dépôt d'étain | Sn²⁺ + 2Cl⁻ → Sn + Cl₂ |
| Chlorure de sodium (NaCl) | 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ | 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻
phénolphtaléine rosit (milieu basique) | 2H₂O + 2Cl⁻ → H₂ + Cl₂ + 2OH⁻ |
Remarque : à la cathode, c'est
l'oxydant le plus fort qui est réduit (Sn²⁺, H⁺, H₂O… plutôt que Na⁺) ; à l'anode, le réducteur le plus fort est oxydé.
III. Applications
- Galvanoplastie : dépôt d'une couche métallique protectrice (étamage des couverts, argenture d'une bague) — la pièce à recouvrir constitue la cathode ;
- Électrolyse à anode soluble : purification des métaux précieux (or) ;
- Industrie : préparation de Al, Cl₂, H₂, eau oxygénée ; protection contre la corrosion.
Exemple : bague de cuivre à argenter → cathode = la bague ; Ag⁺ + e⁻ → Ag se dépose sur elle ; anode graphite : 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻.
IV. Calculs d'électrolyse
Quantité d'électricité : Q = I·Δt (C = A·s) ; n(e⁻) = Q/(𝒩·e)
Bilan de matière : n(métal déposé) = n(e⁻)/nombre d'e⁻ de la demi-équation.
Exemple : dépôt de 74,76 g d'Ag (M = 108) → n(e⁻) = n(Ag) = 0,69 mol → Q ≈ 7200 C ; à I = 1 A → Δt ≈ 20 h.
Tension minimale de dépôt : pour déposer un métal à la cathode (anode : eau → O₂) :
U ≥ E°(O₂/H₂O) − E°(M²⁺/M)
Exemple : Cu²⁺/Cu → U ≥ 1,11 − 0,34 = 0,77 V ; Ni²⁺/Ni → U ≥ 1,11 − (−0,25) = 1,36 V → le cuivre se dépose avant le nickel (potentiel plus élevé = oxydant plus fort réduit d'abord).
⚠️ Pièges fréquents :
- Anode ↔ oxydation, cathode ↔ réduction (comme dans la pile, mais les signes des pôles sont imposés par le générateur) ;
- Na⁺ et K⁺ ne sont pas réduits en solution aqueuse : c'est l'eau qui l'est → H₂ + OH⁻ ;
- Cl₂ se détecte par la décoloration de l'indigo ; O₂ rallume une bûchette ; H₂ donne une détonation ;
- Q = I·t en coulombs : attention à convertir le temps en secondes ;
- L'objet à recouvrir doit être à la cathode, jamais à l'anode.
Créé par Haniel_dev