Principe de l'électrolyse
Évolution forcée — Électrolyse
Principe de l'électrolyse
Transformation forcée
Une électrolyse est une transformation chimique forcée par un apport d'énergie électrique (générateur extérieur). La réaction se produit dans le sens inverse de celui prévu par le critère d'évolution spontanée : on force le système à évoluer alors que $Q_r > K$.
Comparaison pile / électrolyse
| Pile | Électrolyse | |
|---|---|---|
| Transformation | Spontanée ($Q_r < K$) | Forcée ($Q_r > K$) |
| Énergie | Chimique → Électrique | Électrique → Chimique |
| Dispositif | Fournit du courant | Consomme du courant |
Constitution d'un électrolyseur
Un électrolyseur comprend :
- Deux électrodes plongeant dans un électrolyte (solution ionique ou sel fondu).
- Un générateur de courant continu qui impose le sens du courant.
Vocabulaire
- Anode (borne +) : électrode reliée au pôle + du générateur → lieu de l'oxydation.
- Cathode (borne −) : électrode reliée au pôle − du générateur → lieu de la réduction.
Attention : en électrolyse, l'anode est la borne + (c'est l'inverse de la pile !).
Réactions aux électrodes
Les couples oxydant/réducteur interviennent aux deux électrodes :
- À l'anode : le réducteur du couple s'oxyde → $\text{Red} \to \text{Ox} + n\,e^-$
- À la cathode : l'oxydant du couple se réduit → $\text{Ox} + n\,e^- \to \text{Red}$
Le choix des couples dépend des espèces présentes en solution et des potentiels standard.
Exemple : électrolyse d'une solution de chlorure de cuivre (II)
- Cathode : $\text{Cu}^{2+}(aq) + 2\,e^- \to \text{Cu}(s)$ (dépôt de cuivre)
- Anode : $2\,\text{Cl}^-(aq) \to \text{Cl}_2(g) + 2\,e^-$ (dégagement de dichlore)
- Bilan : $\text{Cu}^{2+}(aq) + 2\,\text{Cl}^-(aq) \to \text{Cu}(s) + \text{Cl}_2(g)$
Cette réaction n'est pas spontanée ; elle nécessite l'apport d'énergie du générateur.