Electrolyse

  1. Les composés qui conduisent l'électricité quand ils sont dissous dans l'eau ou quand ils sont fondus sont appelés des électrolytes. Les acides, les bases et les sels sont les principaux électrolytes.
  2. Les composés qui ne laissent pas passer le courant dans ces circonstances sont dits non-électrolytes.
  3. Les plaques de cuivre par lesquelles le courant entre ou sort de la solution de l'électrolyte sont appelées des électrodes.
  4. Celle qui est reliée à la borne positive de la pile s'appelle l'anode, l'autre s'appelle la cathode.

Explication de l'électrolyse :

On appelle "électrolyse" l'ensemble des changements chimiques qui se produisent lorsqu'un courant électrique passe dans un électrolyte.

Comme il est indiqué à la page concernant les liaisons ioniques et covalentes, tous les composés électrovalents sont formés d'ions chargés positivement et négativement, présents en nombre tels que la substance soit électriquement neutre au total.

Ces ions sont normalement maintenus ensemble par l'attraction électrostatique qui existe entre des particules qui sont positivement et négativement chargées.

Mais les ions deviennent libres de leurs mouvements quand le composé est fondu ou quand les ions deviennent séparés comme dans le cas oû le composé est dissous dans l'eau.

Par exemple, le chlorure de baryum, BaCl2, est formé d'ions Ba ++ et d'ions Cl -. Chaque ion Ba ++ porte une double charge positive et chaque ion Cl - une simple charge négative. Il y a donc dans le chlorure de baryum deux fois plus d'ions Cl - que d'ions Ba ++.

La charge positive de Ba ++ provient de l'atome neutre de baryum qui a perdu 2 électrons et la charge négative de Cl - provient de l'atome neutre de chlore qui a gagné 1 électron.

Rappelons-nous que le nombre de charges d'un ion est égal à la valence de l'atome ou du groupe d'atomes (radical) concernés.

Voici, à titre d'exemples, quelques ions de composés électrovalents :

COMPOSÉS FORMULES CATIONS ANIONS
Chlorure de sodium NaCl Na + Cl -
Chlorure de magnésium MgCl2 Mg ++ 2Cl -
Sulfate de sodium Na2SO4 2Na + SO4 - -
Nitrate de plomb Pb(NO3)2 Pb ++ 2NO3 -
Hydroxyde de sodium NaOH Na + OH -

Certains composés covalents comme les acides minéraux se dissolvent aussi dans l'eau pour donner des solutions qui conduisent le courant électrique. La raison en est qu'ils réagissent avec l'eau pour former des ions. Purs, ils ne sont pas ionisés.

Voici quelques ions de composés covalents :

COMPOSÉS FORMULES CATIONS ANIONS
Acide sulfurique H2SO4 2H + SO4 - -
Acide nitrique HNO3 H + NO3 -
Acide chlorhydrique HCl H + Cl -

Electrolyse de l'acide sulfurique dilué :

Les ions présents dans la solution proviennent de deux sources. L'acide sulfurique donne des ions H + et des ions SO4 - -. L'eau donne un petit nombre d'ions H + et d'ions OH -.

Remarque: Pour les puristes, notons qu'en fait l'ion H + n'est pas libre mais qu'il forme avec une molécule d'eau l'ion hydronium H3O +.



Quand l'interrupteur est fermé, des électrons de la pile vont sur une électrode et la chargent négativement. C'est à partir de cette électrode ou cathode que les électrons entrent dans la solution. L'autre électrode ou anode se charge positivement en donnant des électrons à la pile.

Les ions H + sont attirés par la cathode et commencent à se déplacer vers celle-ci. Les ions SO4 - - sont attirés par l'anode et se dirigent vers elle. Au lieu de se déplacer au hasard dans la solution, les ions, influencés par le champ électrique des charges contraires, se déplacent dans des directions opposées.

Quand les ions H + arrivent à la cathode, chacun d'eux en reçoit un électron et est converti en atome :

H + + e H
Normalement, les atomes hydrogène n'existent pas seuls et des paires d'atomes s'unissent pour former des molécules :
2H H2

Les réactions à l'anode sont plus compliquées. Les deux sortes d'ions, hydroxyde et sulfate, y arrivent mais, habituellement, dans de telles conditions seul un type d'ion se décharge. Dans ce cas-ci, les ions hydroxyde se déchargent de préférence aux ions sulfate, c'est-à-dire que chaque ion hydroxyde perd un électron au profit de l'anode:

OH - - e OH

Le groupement hydroxyde neutre ainsi formé est appelé un radical. Il est très réactif et se décompose pour donner de l'eau et de l'oxygène :

4OH 2H2O + O2

Voir aussi: Électrochimie, courant électrique et pile ainsi que Évolution des piles et des batteries

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