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Question sur L'electrolyse de l'eau



  1. #1
    Penicilline

    Question sur L'electrolyse de l'eau


    ------

    Bonjour

    Donc pour mon cour de chimie, on a parlé un peu de l'electrolyse de l'eau. Une question m'ai venu à la tête: Pourquoi peut-on séparer electriquement l'eau alors que le lien est covalent?

    Notre prof m'a dit que ce n'est pas de mon niveau, mais je veux savoir!

    Un peu d'aide SVP, je déprime! Ca fait une heure que je cherche sur Google.

    Merci d'avance

    -----

  2. Publicité
  3. #2
    Albus

    Re : Question sur L'electrolyse de l'eau


  4. #3
    alien49

    Re : Question sur L'electrolyse de l'eau

    Citation Envoyé par Penicilline Voir le message
    Bonjour

    Donc pour mon cour de chimie, on a parlé un peu de l'electrolyse de l'eau. Une question m'ai venu à la tête: Pourquoi peut-on séparer electriquement l'eau alors que le lien est covalent?

    Notre prof m'a dit que ce n'est pas de mon niveau, mais je veux savoir!

    Un peu d'aide SVP, je déprime! Ca fait une heure que je cherche sur Google.

    Merci d'avance
    Salut !

    Tout d'abord je trouve que la réaction de ton prof n'est pas très bien...pour moi un prof doit répondre aux questions de ses élèves, au moins en privé à la fin du cours s'il ne veut pas larguer la classe avec des explications qui n'intéresse pas tout le monde...c'est seulement comme cela à mon avis que l'on peut vraiment donner le goût des sciences à ses élèves et satisfaire leur curiosité....enfin bon lol....

    Donc en fait le phénomène qui intervient dans l'électrolyse de l'eau est un type de réaction très général : l'oxydoréduction. C'est une réaction pendant laquelle des espèces chimiques échangent des électrons, ce qui induit des modifications de leur structure. Dans certains cas, la réaction est favorable et se fait "toute seule", c'est par exemple le cas pour le fer qui réagit avec l'oxygène et qui rouille (la rouille est en fait de l'oxyde de fer), d'autres fois la réaction n'est pas favorable, et il faut fournir de l'énergie pour qu'elle ait lieu, c'est ce que l'on fait lors d'une électrolyse.

    Revenons au cas particulier de l'électrolyse de l'eau.
    Pour commencer il faut savoir que l'eau intervient dans deux couples redox (oxydant-réducteur) : tout comme l'eau est à la fois acide (H2O/OH-) et basique (H3O+/H2O) (on parle d'amphotère ou d'ampholyte, la nuance étant assez subtile et je l'ai même oubliée lol), l'eau est un oxydant (H2O/H2) et un réducteur (O2/H2O).
    On peut alors envisager une réaction de l'eau sur elle-même : 2H2O = 2H2 + O2 (tout comme on a 2H2O = H3O+ + OH-).
    Cette réaction a en fait lieu spontanément dans le sens 2H2 + O2 -> 2H2O (c'est cette réaction qui est utilisée dans les piles à hydrogène)
    Donc pour la faire dans le sens 2H2O -> 2H2 + O2 il faut comme je l'ai déjà dit fournir de l'énergie, d'où l'électrolyse.
    On plonge deux électrodes dans l'eau, que l'on branche aux bornes d'un générateur de courant continu. Tu sais je pense qu'à l'extérieur d'un générateur, les électrons se déplacent de la borne - vers la borne +.
    Au niveau de l'électrode branchée sur la borne - du générateur (qu'on appelle cathode dans le cas de l'électrolyse), on a donc des électrons qui arrivent "dans l'eau". En fait les électrons ne peuvent pas se déplacer dans l'eau, et il réagissent avec les molécules présentes, donc ici l'eau. On a la réaction 4H2O + 4e- -> 2H2 + 4OH-. Les électrons réagissent donc avec la molécule d'eau pour former du dihydrogène et des ions OH-. Alors pourquoi ca réagit, là c'est plus dur à expliquer....Pour t'imaginer, c'est comme si tu dis aux atomes de la molécule "tiens je vous donne des électrons, faites ce que vous en voulez", et là les atomes se réarrangent entre eux pour former quelques chose de plus stable avec les électrons fournis. C'est comme une réaction chimique "normale" où il y a disparition/formation de liaisons covalentes.

    De l'autre côté, à l'électrode branchée au pôle +, appelée anode dans le cas de l'électrolyse, le générateur dit "j'ai fourni des électrons à l'autre électrode, maintenant il faut que je les récupère pour pouvoir "fermer" le circuit électrique". L'eau doit donc se débrouiller pour fournir des électrons, et elle réagit suivant l'équation 2H2O -> O2 + 4H+ + 4e-
    Elle "redonne" donc les 4 électrons au générateur, et on a formation d'oxygène.

    En combinant les deux réactions, on a donc l'équation "globale" de l'électrolyse,
    2H2O -> 2H2 + O2
    (les H+ et OH- produits se recombinent en molécules d'eau par réaction acido-basique classique)

    Voilà j'espère que mes explications sont compréhensibles, mais si quelques points te posent problème, n'hésite pas à reposer des questions !

  5. #4
    Micki2a

    Re : Question sur L'electrolyse de l'eau

    Et c'est là que se rapelle à quel point la chimie est magnifique, vivement que je fasse ce cours, je crois qu'on commence ça en 1ère S.

    Et je crois avoir entendu parler d'oxydo-réduction et de classification périodique et ça j'ai pas très bien compris.

    Merci d'avoir répondu à l'auteur de ce sujet (j'ai oublié son nom ) et je tiens à te remercier de ce long sujet qui me plait énormément.

  6. #5
    alien49

    Re : Question sur L'electrolyse de l'eau

    Citation Envoyé par Micki2a Voir le message
    Et c'est là que se rapelle à quel point la chimie est magnifique, vivement que je fasse ce cours, je crois qu'on commence ça en 1ère S.

    Et je crois avoir entendu parler d'oxydo-réduction et de classification périodique et ça j'ai pas très bien compris.

    Merci d'avoir répondu à l'auteur de ce sujet (j'ai oublié son nom ) et je tiens à te remercier de ce long sujet qui me plait énormément.
    Au niveau lycée je dirais que l'on ne voit vraiment que les "bases" de la physique chimie....en gros on apprend grossièrement les phénomènes physiques, et l'on apprend un certain "sens physique" qui essaie de faire en sorte que la physique et la chimie ne soient pas que des maths appliquées...donc en tentant de leur donner une interprétation "avec les mains".
    Pour vraiment commencer à voir la théorie sous jacente, il faut continuer bien après le bac...l'aspect thermodynamique de l'oxydoréduction par exemple, qui permet entre autres de prévoir quelles réactions vont se produire par exemple, ne s'introduit qu'en maths spe (et je suppose pareil en fac que ca ne s'aborde pas avant la deuxième année), mais une des beautés des sciences à mon avis, c'est justement que l'on peut toujours tout approfondir, comme dirait Socrate, c'est de "savoir que l'on ne sait rien".
    Pour éviter toute polémique, je ne remets nullement en cause les travaux de tous les scientifiques, physiciens, chimistes, mathématiciens, etc qui nous ont précédés, bien au contraire ! Ce que je trouve fascinant, c'est la faculté qu'ont les théories scientifiques d'une époque à devenir des cas particuliers des théories suivantes...

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    chatelot16

    Re : Question sur L'electrolyse de l'eau

    je vai te donner une autre explication que d'autre corrigeront si je n'emploie pas exactement le vocabulaire actuel

    ce n'est pas l'electricité qui partage H2O : si on met des electrode dans de l'eau demineralisé ou distillé le courant ne passe pas du tout

    si on met de la soude par example H2O se trouve separé en ions positif et negatif melangé dans toute la solution : ensuite l'electricité peut attirer les ions + a une electrode et les ions - a l'autre : c'est la mise en equation de cela que ton prof a trouvé au dessus du niveau

    mais tu a eu raison de poser la question : l'electricité ne peut pas casser H2O

    j'avait l'intension de t'ecrire les reactions qui se passent exactement , mais je cale , je ne vai pas dire c'est pas au programme , mais il faut que je revise un peut pour mettre les choses en ordres

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  10. #7
    alien49

    Re : Question sur L'electrolyse de l'eau

    Citation Envoyé par chatelot16 Voir le message
    je vai te donner une autre explication que d'autre corrigeront si je n'emploie pas exactement le vocabulaire actuel

    ce n'est pas l'electricité qui partage H2O : si on met des electrode dans de l'eau demineralisé ou distillé le courant ne passe pas du tout

    si on met de la soude par example H2O se trouve separé en ions positif et negatif melangé dans toute la solution : ensuite l'electricité peut attirer les ions + a une electrode et les ions - a l'autre : c'est la mise en equation de cela que ton prof a trouvé au dessus du niveau

    mais tu a eu raison de poser la question : l'electricité ne peut pas casser H2O

    j'avait l'intension de t'ecrire les reactions qui se passent exactement , mais je cale , je ne vai pas dire c'est pas au programme , mais il faut que je revise un peut pour mettre les choses en ordres
    effectivement en utilisant de l'eau "pure" ca ne marche pas, mais le fait de séparer la molécule d'eau en ions n'est pas ce qui fait que ca marche...tout du moins pas à ma connaissance...après équations à l'appui je suis tout à fait prêt à corriger ce que j'ai dit...

    en fait il faut bien "fermer" le circuit pour que ca marche, mais on utilise un électrolyte, cad une espèce qui se sépare en ions dans l'eau. Ainsi la solution est conductrice et permet le "passage" du courant pour fermer la boucle. Alors après selon l'électrolyte choisi certaines réactions intermédiaires peuvent peut-être avoir lieu, mais le principe général reste celui que j'ai expliqué (pour preuve lors de l'électrolyse d'une autre espèce quelconque, le rendement peut être réduit notamment par l'électrolyse de l'eau, et on a aussi l'effet nivelant de l'eau qui fait que l'on de peut pas tout électrolyser en milieu aqueux). (j'avais juste ôté les ions en solution dans mon explication pour simplifier, dont le seul rôle théorique est de "transporter" le courant dans la solution pour fermer le circuit)

  11. #8
    pantone

    Re : Question sur L'electrolyse de l'eau

    bonjour,

    vous donnez de belles explications; si j'ai bien compris les ions OH- sont produits par les sels que l'on met dans l'eau et qui dissocient H2O..
    mais ensuite je ne comprend plus; si l'anode prend l'électron de OH- il reste OH. j'ai trouvé sur " Prof moqueur" que 4 OH. donne 2H2O + O2 mais je ne comprend pas le détail de la réaction de ce radical

    merci à vous de vos explications

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