Électrolyse

L'électrolyse est un processus où l'énergie électrique se transforme en énergie chimique. Le processus se déroule dans un électrolyte, une solution aqueuse ou une fonte de sel qui donne aux ions la possibilité de se transférer entre deux électrodes. L'électrolyte est la connexion entre les deux électrodes qui sont également connectées à un courant continu. Cette unité est appelée cellule d'électrolyse et est illustrée dans l'image ci-dessous :

Si vous appliquez un courant électrique, les ions positifs migreront vers la cathode tandis que les ions négatifs migreront vers l'anode. Les ions positifs sont appelés cations et sont tous des métaux. En raison de leur valence, ils ont perdu des électrons et sont capables d'en ramasser. Les anions sont des ions négatifs. Ils transportent plus d'électrons que la normale et ont la possibilité de les abandonner. Si les cations sont en contact avec la cathode, ils récupèrent les électrons qu'ils ont perdus pour devenir l'état élémentaire. Les anions réagissent de manière opposée. S'ils entrent en contact avec l'anode, ils abandonnent leurs électrons superflus et deviennent l'état élémentaire. A l'électrode, les cations seront réduits et les anions seront oxydés.

Pour contrôler les réactions dans la cellule, vous pouvez choisir entre différents matériaux d'électrode. De plus, vous pouvez utiliser divers électrolytes pour des réactions et des effets spéciaux. L'électrolyte contient les ions qui conduisent le courant.

Par exemple, si vous souhaitez galvaniser un morceau de métal est utilisé comme cathode. Les ions métalliques de l'anode migrent vers la cathode et deviennent une fine couche à la surface de la pièce qu'il faut galvaniser.

Pour produire du cuivre très pur il faut choisir une anode en cuivre polluée, qui sera nettoyée par électrolyse. Le cuivre obtient sous forme d'ions Cu2+ en solution et précipite sur la cathode une couche de cuivre plus pure qu'auparavant. La pollution de l'anode ne réagira pas comme le cuivre. Les métaux au caractère plus noble que le cuivre ne réagiront pas. Ils tombent au sol et construisent la boue de l'anode. Les métaux dont le potentiel standard est inférieur à celui du cuivre seront également électrolysés et migreront à la cathode.

L'argent est également nettoyé de cette manière.

Pour prédire les réactions de l'électrolyse la « série électrochimique électromotrice » est utilisée. Vous pouvez trouver dans ce tableau (voir un fragment ci-dessous) les éléments classés par leurs potentiels standards (E0). Le potentiel standard montre la capacité, vis-à-vis des ions hydrogène, à céder des électrons. Dans ce tableau, le potentiel standard de l'hydrogène est 0. Les autres éléments ont un potentiel standard positif ou négatif. Cela signifie que les éléments à potentiel négatif étaient plus faciles à oxyder que l'hydrogène et que les éléments à potentiel positif étaient plus difficiles à oxyder que l'hydrogène.

Le tableau ci-dessus montre la série électrochimique électromotrice (potentiel standard à 25ºC)

Généralement, les métaux « positifs » sont nobles opposés aux métaux « négatifs ». À l'exception de quelques éléments, vous pouvez prédire avec le potentiel standard qu'ils se produisent dans la croûte terrestre. Les métaux nobles sont généralement à l'état de métal pur, tandis que les métaux non nobles se trouvent normalement sous forme de composé.

Suite à la réflexion ci-dessus, la possibilité d'oxyder et aussi de réduire est une fonction du potentiel standard. Les oxydants forts suivants (seront réduits) ont un potentiel standard négatif et les agents réducteurs forts ont une valeur positive élevée.

Les processus d'électrolyse sont difficiles à contrôler. Le processus de corrosion galvanique est normalement une réaction indésirable, qui endommage les tuyauteries, les cadres et beaucoup d'autres objets métalliques. Le procédé est converti de la technique d'électrolyse qui vise les différences de potentiel des différents métaux utilisés. Pour réduire les dommages, vous pouvez utiliser par exemple une autre anode, qui s'oxydera plus facilement que le matériau. Vous pouvez également utiliser une unité de suppression d'ions.