Transformation chimique forcée et électrolyse

THE MATHS TAILOR

1. Transformation chimique forcée

1.1. Evolution d'un système

Définition

On considère la transformation chimique équilibrée modélisée par deux réactions opposées :

Si $Q_{r,i} < K$ ou $Q_{r,i} > K$ la réaction s'effectue dans le sens spontané, la valeur de $Q$ s'approche de celle de $K$ .
Lorsqu'un générateur fournit de l'énergie électrique à un système chimique, il peut le forcer à évoluer : la valeur de $Q_r$ s'éloigne de celle de $K$ : On réalise une électrolyse.

1.2. Electrolyse

Définition

L'électrolyse est un phénomène électrochimique au cours duquel une transformation d'oxydo-réduction est forcée par un générateur.

Elle s'effectue dans un électrolyseur, récepteur constitué d'une cuve remplie d'une solution ionique (électrolyte) dans laquelle trempent deux électrodes reliées aux bornes du générateur.

Le sens de branchement du générateur impose le sens du courant

I

et donc le sens du transfert d'électrons.

Exemple—Electrolyse d'une solution de bromure de cuivre (II) (

Cu^{2+}_{(aq)}, 2Br^-_{(aq)}

)

1.3. Charge électrique

Méthode—Détermination de la charge électrique

Lors d'une électrolyse, lorsque le générateur de tension continue débite un courant d'intensité constante

I

pendant une durée

\Delta t

, la charge électrique

Q

circulant est donnée par :

Q = I \times \Delta t

Q = n(e^-) \times F

$Q$ : Charge électrique qui circule durant l'électrolyse ( $\text{C}$ )
$I$ : Intensité du courant ( $\text{A}$ )
$\Delta t$ : Durée de l'électrolyse ( $\text{s}$ )
$n(e^-)$ : Quantité de matière d'électrons échangés pendant la durée $\Delta t$ ( $\text{mol}$ )
$F$ : Constante de Faraday $F = 96\ 500\ \text{C.mol}^{-1}$ et $F = e \times N_A$

Il est alors possible de connaître l'évolution des quantités de matière des réactifs et produits au cours de l'électrolyse grâce à la stœchiométrie des demi-équations d'oxydoréduction.

1. Transformation chimique forcée

1.1. Evolution d'un système

Définition

On considère la transformation chimique équilibrée modélisée par deux réactions opposées :

Si $Q_{r,i} < K$ ou $Q_{r,i} > K$ la réaction s'effectue dans le sens spontané, la valeur de $Q$ s'approche de celle de $K$ .
Lorsqu'un générateur fournit de l'énergie électrique à un système chimique, il peut le forcer à évoluer : la valeur de $Q_r$ s'éloigne de celle de $K$ : On réalise une électrolyse.

1.2. Electrolyse

Définition

I

et donc le sens du transfert d'électrons.

Exemple—Electrolyse d'une solution de bromure de cuivre (II) (

Cu^{2+}_{(aq)}, 2Br^-_{(aq)}

)

1.3. Charge électrique

Méthode—Détermination de la charge électrique

Lors d'une électrolyse, lorsque le générateur de tension continue débite un courant d'intensité constante

I

pendant une durée

\Delta t

, la charge électrique

Q

circulant est donnée par :

Q = I \times \Delta t

Q = n(e^-) \times F

$Q$ : Charge électrique qui circule durant l'électrolyse ( $\text{C}$ )
$I$ : Intensité du courant ( $\text{A}$ )
$\Delta t$ : Durée de l'électrolyse ( $\text{s}$ )
$n(e^-)$ : Quantité de matière d'électrons échangés pendant la durée $\Delta t$ ( $\text{mol}$ )
$F$ : Constante de Faraday $F = 96\ 500\ \text{C.mol}^{-1}$ et $F = e \times N_A$

Il est alors possible de connaître l'évolution des quantités de matière des réactifs et produits au cours de l'électrolyse grâce à la stœchiométrie des demi-équations d'oxydoréduction.