L'électrolyse, c'est quoi et comment ça fonctionne ?

Certains composés retiennent leurs éléments très solidement. On ne peut pas extraire le sodium du sel ou l'aluminium de son minerai simplement en chauffant. L'électrolyse utilise l'électricité pour les séparer. Le mot veut dire « couper avec l'électricité ».

Il faut trois choses :

• un électrolyte : un composé ionique fondu ou dissous dans l'eau, pour que ses ions puissent se déplacer ;
• deux électrodes : des tiges, souvent en graphite (carbone) ou en métal, plongées dans l'électrolyte ;
• un générateur de courant continu, comme une pile ou une alimentation.

L'électrode reliée à la borne positive est l'anode ; celle reliée à la borne négative est la cathode.

Les composés ioniques sont formés de particules chargées : les ions. Quand le courant passe, les charges opposées s'attirent :

• Les cations (ions positifs : ions métalliques et ions hydrogène) migrent vers la cathode. Ils y gagnent des électrons et deviennent des atomes. Gagner des électrons, c'est une réduction.
• Les anions (ions négatifs, comme l'ion chlorure Cl⁻) migrent vers l'anode. Ils y perdent des électrons. Perdre des électrons, c'est une oxydation.

Moyen mnémotechnique : Anode et Oxydation commencent par une voyelle, Cathode et Réduction par une consonne.

Composés fondus : c'est le cas le plus simple. On obtient le métal à la cathode et le non-métal à l'anode. Le bromure de plomb fondu donne du plomb et du dibrome ; le chlorure de sodium fondu donne du sodium et du dichlore.

Solutions aqueuses : c'est plus subtil, car l'eau elle-même peut réagir aux électrodes :

• À la cathode, on obtient du dihydrogène, sauf si le métal est moins réactif que l'hydrogène (cuivre, argent, or) : le métal se dépose alors.
• À l'anode, on obtient du dioxygène, sauf si la solution contient des ions chlorure, bromure ou iodure : il se forme alors du dichlore, du dibrome ou du diiode.

L'électrolyse de l'eau. L'eau pure conduit très mal, on y ajoute donc un peu d'acide dilué ou un sel comme le sulfate de sodium. Le dihydrogène se dégage à la cathode et le dioxygène à l'anode. L'équation bilan est 2 H₂O → 2 H₂ + O₂ : on recueille deux fois plus de dihydrogène que de dioxygène en volume. Quand l'électricité vient d'éoliennes ou de panneaux solaires, on parle d'« hydrogène vert ».

L'électrolyse est une transformation chimique (de nouvelles espèces se forment) et elle demande un apport d'énergie permanent : elle est endothermique. Elle a été réalisée pour la première fois en 1800 : William Nicholson et Anthony Carlisle ont décomposé l'eau peu après l'invention de la pile par Alessandro Volta. Dans les années 1830, Michael Faraday a introduit les mots électrolyse, électrode, anode, cathode et ion.

C'est quoi l'électrolyse en chimie ?#

C'est une transformation chimique forcée par un courant électrique : le courant décompose un composé en espèces plus simples. Les ions positifs migrent vers une électrode et les ions négatifs vers l'autre, où ils deviennent des atomes ou des molécules.

Quelle est l'équation bilan de l'électrolyse de l'eau ?#

2 H₂O → 2 H₂ + O₂. À la cathode, l'eau est réduite en dihydrogène ; à l'anode, elle est oxydée en dioxygène. On obtient deux volumes de dihydrogène pour un volume de dioxygène.

Comment fonctionne l'électrolyse au sel d'une piscine ?#

L'eau de la piscine est légèrement salée. En passant dans l'électrolyseur, elle subit une électrolyse qui transforme une partie des ions chlorure en chlore actif, qui désinfecte l'eau, puis redevient du sel. Le sel n'est donc presque pas consommé.

Comment l'électrolyse peut-elle sauver des vestiges sous-marins ?#

Les objets en fer restés longtemps dans la mer sont gorgés de sel. Les restaurateurs les placent comme cathode dans un bain d'électrolyse : les ions chlorure, qui feraient rouiller l'objet, migrent vers l'anode et sortent du métal. Le traitement peut durer des mois, voire des années.

Peut-on faire une électrolyse à la maison ?#

Avec un adulte, oui : une pile de 9 V, deux mines de crayon comme électrodes et de l'eau avec une cuillère de bicarbonate. N'utilise jamais le courant du secteur, et pas d'eau salée : elle produit du dichlore, un gaz toxique.

Quel rapport avec l'épilation électrique ?#

Le mot est le même. Un professionnel introduit une aiguille très fine dans le follicule du poil et fait passer un petit courant pour détruire la racine ; dans l'une des méthodes, le courant provoque l'électrolyse du liquide salé de la peau. C'est un soin esthétique, pas une expérience de classe.