Calcul du temps d'électrolyse.

[electroohm]

Bonjours à tous,
Je ne suis pas très expérimenté dans le domaine, je préfère donc poser la question aux pros. ^^ Je compte faire une électrolyse de l'eau, j'ais donc calculé le temps nécessaire pour obtenir 1/3 de litre d'H2 avec nombre d'ampères de mon circuit. Le problème est que plus je réfléchis et plus je me dis que le temps trouvé est faux car les cations contenus dans l'eau subissent une réduction et il y a donc une division du nombre électrons fournis.
Ais-je raison, et, si oui, comment rétablir mes calculs? (je peux les fournir si nécessaire)

Ps: Je suis désolé si je fais des erreurs mais j'apprend tout ça seul sur internet et ce ne sont pas des choses faciles à admettre.
Merci d'avance.
-----

[moco]

Comme on ne connaît pas tes calculs, on ne peut guère t'aider. Donne-les nous. Et on essaiera de t'aider.

[electroohm]

4H₂O + 4e^- => 2H₂ + 4OH^-
2H₂O => O₂ + 4H⁺ + 4e^-
_____________________________
2H₂O => 2H₂ + O₂

Pour avoir 2/3 de litre d'H₂ avec 3A.
On sait que:
n(e^-) = 2*n(H₂₎
Q=n(e^-) * F
Q=Delta;t*A
F = 96500 C.mol^-1

n(H₂) = V / Vm = (2/3)/24 = 2.78*10^-2mol
n(e^-) = 2(2.78*10^-2) = 5.56*10^-2mol

Q=n(e^-)*F = 5.56*10^-2*96500 = 5.3654*10³C
Delta;t = Q/A = 5.3654*10³/3 = 1.788*10³s

Je me suis trompé dans le premier message c'était 2/3 de litre pour l'H₂ en fait.
Par contre si vous pouviez me dire également comment faire le delta je vous en serais reconnaissant.

[electroohm]

Je me suis trompé c'est delta;t * I.

[A voir en vidéo sur Futura]

[electroohm]

Pas de réponse? Je veux juste savoir si les cations présents dans l'eau modifient le temps théorique de l'électrolyse.

[electroohm]

Ah ça fait plaisir la solidarité...je reviendrais sur ce forum. ^^ Personne ne sait répondre à ma questions? Vous avez tous un sacré niveau scientifique hein, c'est beau a voir les ptits ingénieurs.

[morpheusdu21]

j'ai pas l'impression que beaucoup de monde fréquente le forum, en plus c'est les vacance donc
c'est pas parce que personne répond qu'il faut réagir comme Ca
pas étonnant que personne te rep...(lol)

je suis pas expert mais ton résultat à bien l'air faux!
les cations/éléctron augmente pas ton temps d'éléctrolise

tu parle d'utilisé 3 ampéres mais je vois pas apparaitre ton voltage ?
Ton 2/3 de L de H2 c'est pour faire quoi au final?

[electroohm]

En fait si j'ai 2/3 de litre d'H₂ j'aurai 1/3 de litre d'O₂. J'aurais donc 1 litre de mélange avec les bonne proportions. Le nombre de volte ne change pas le temps d'électrolyse. Le temps x qu'il me faudra pour transformer 1 mole sera 2x pour transformer deux mole. (a intensité égale)

[Sethy]

Pour ma part, je suis un grand adepte de la règle de 3.

22,4 litre d'Hydrogène correspondent à 1 mole d'H2
2/3 litre correspondent à .z. mole d'H2

H+ + e- > 1/2 H2

1 mole d'électron permet de générer 1/2 mole de H2
1 mole d'H2 nécessite 2 moles d'électron

z mole d'H2 nécessite donc y moles d'électron

La charge d'une mole d'électron est 96500 Coulomb.
la charge de y moles d'électron est donc de x Coulomb.

Un courant d'un ampère transporte 1 Coulomb en 1 seconde
Un courant de trois ampère transporte 1 Coulomb en 1/3 de seconde.
x Coulombs sont donc transportés en w secondes par un courant de 3 Ampères.

J'ai bon ?

[electroohm]

Oui c'est ça sauf que j'utilise V_m=24 car je fais la manipulation à température ambiante. Ah tu une réponse à ma question? J'utilise de la soude comme électrolyte et je pense que les ions Na⁺ se réduisent en ions Na. Cette réductions des ions Na⁺ serait donc à prendre en compte ainsi que la réaction qui suit: 2Na+2H₂O -> 2NaOH + H₂.

[HarleyApril]

bonjour

tu ne vas pas produire du sodium dans l'eau !

[Sethy]

Oui c'est ça sauf que j'utilise V_m=24 car je fais la manipulation à température ambiante. Ah tu une réponse à ma question? J'utilise de la soude comme électrolyte et je pense que les ions Na⁺ se réduisent en ions Na. Cette réductions des ions Na⁺ serait donc à prendre en compte ainsi que la réaction qui suit: 2Na+2H₂O -> 2NaOH + H₂.

Imaginons que tu ai raison en considérant que le Sodium réagit aussi.

Quelle serait la quantité d'Hydrogène produit par électron transporté ?

[electroohm]

bonjour

tu ne vas pas produire du sodium dans l'eau !

Non si tu lis un petit peu tu verras que je précise: 2Na + 2H₂O -> NaOH + H2 (c'est précisément à cause de cette réaction que le sodium réagit violemment avec l'eau)
Cela augmenterait la quantité de dihydrogène produit mais diminuerais la quantité d'eau ce qui engendrerait une augmentation de la concentration en électrolyte donc: augmentation de la quantité de H₂ et O₂ produite ainsi que de l'intensité demandée au générateur.

[electroohm]

Imaginons que tu ai raison en considérant que le Sodium réagit aussi.

Quelle serait la quantité d'Hydrogène produit par électron transporté ?

On produit 3H₂ avec 6e^-.
Quoi que l'on puisse dire c'est théoriquement possible mais j'aimerais avoir des éclaircissement de la part d'un expert sur les facteurs supplémentaires qui peuvent rentrer un jeu et inhiber cette réduction de l'ion Na⁺.

[Sethy]

On produit 3H₂ avec 6e^-.
Quoi que l'on puisse dire c'est théoriquement possible mais j'aimerais avoir des éclaircissement de la part d'un expert sur les facteurs supplémentaires qui peuvent rentrer un jeu et inhiber cette réduction de l'ion Na⁺.

ElectroOhm, sans te mentir, tout ceux qui t'ont répondu sont des experts !

HarleyApril t'a répondu : tu ne produiras pas de Sodium dans l'eau.

Ce que j'ai voulu te faire comprendre, c'est que peu importe ce qui se passe localement au niveau de l'électrode, même si pendant un fraction de seconde un atome de Sodium métallique est produit, il réagira immédiatement avec le premier H+ qu'il va trouver (et dans l'eau, il y en a un paquet des H+). Plus fondamentalement, comme les électrons ne se créent pas ni ne se détruisent pas, cette réaction parasite (hypothétique) n'influe pas sur la stoéchiométrie du résultat.

Cette propriété (la réaction du Sodium métallique avec l'eau) a longtemps été utilisée pour enlever les dernières traces d'eau dans les solvants (Ether, THF, ...).

Les phénomènes de piles et d'électrolyse sont longuement étudié dans l'enseignement supérieur. Pour être complet, il faut tenir compte de la nature de l'électrode, du solvant, des éléments en présence, du potentiel, du courant, etc.

Avec une électrode bien particulière, il est possible de récupérer du Sodium mais cela fait intervenir des notions (surtension). Mais ne faisons pas d'amalgame (lol) ... hormis dans cette situation tout à fait particulière, c'est macroscopiquement HarleyAvril qui a raison !

[electroohm]

Mais je n'ais jamais voulue créer du sodium. Je dis juste qu'en fournissant un électron à un ion Na⁺ il se transforme en Na, qui réagit lui même avec l'eau pour donner 2Na + 2H2O -> NaOH + H2. Donc PAS DE PRODUCTION DE Na je n'ais jamais dit le contraire. Le Na serait une étape transitoire pour augmenter le taux de H₂ produit. Ce procédé est utilisé pour produire NaOH à partir de NaCl. La chimie ne s'invente pas.
PS:Le sodium ne réagit pas avec les H⁺ il réagit avec les OH^-.

[Sethy]

Mais je n'ais jamais voulue créer du sodium. Je dis juste qu'en fournissant un électron à un ion Na⁺ il se transforme en Na, qui réagit lui même avec l'eau pour donner 2Na + 2H2O -> NaOH + H2. Donc PAS DE PRODUCTION DE Na je n'ais jamais dit le contraire. Le Na serait une étape transitoire pour augmenter le taux de H₂ produit. Ce procédé est utilisé pour produire NaOH à partir de NaCl. La chimie ne s'invente pas.
PS:Le sodium ne réagit pas avec les H⁺ il réagit avec les OH^-.

Mouais ... bon ...

Pour la réaction du Sodium (métallique) avec le milieu (le point qui suit l'atome représente l'électron) :

Na. + H+ > Na+ + H.
2H. > H2

Donc Na, réagit bien avec H+ !

Tu peux toujours essayer d'ajouter un électron à un OH- (qui est déjà négatif) :
Na. + OH- > ?

N.B. : et n'écris pas que ça donne du NaOH, car dans le NaOH, on n'a pas affaire au Sodium métallique (Na.) mais au cation Sodium (Na+), ce qui n'est pas du tout la même chose.

Ensuite, faisons le bilan pour un électron :
directe : 1e + H+ > 1/2 H2.
indirecte :
1e + Na+ > Na. (production du Sodium métallique)
Na. + H+ > Na+ + 1/2 H2 (réaction du Sodium avec l'eau)
-------------------------
1e + Na+ + Na. + H+ > Na. + Na+ + 1/2 H2

Je te laisse simplifier et tu verras que, quoi que tu fasses pour 1 électron, tu produis exactement 1/2 H2 ....

Pour la production de NaOH (et de Cl2) au départ de NaCl, la réaction fait justement intervenir l'électrode particulière dont je parlais (du Mercure) et forme un amalgame. C'est un phénomène de surtension.

Mais le bilan de la réaction est :

Na+ +1 e- -> Na.(amalgamé dans la cathode à mercure)
Na.(amalgamé dans la cathode à mercure) + H+ > Na+ + 1/2 H2.

Je te laisse faire le bilan et conclure.

[electroohm]

En fait ouais tu as raison ca ne change pas les quantités de H₂ produites et Na cède son électron à H⁺ mais je croyais je tu parlais (en parlant de réaction) de la liaison ionique entre Na⁺ et OH^-. Merci pour ton explication. Quelle type d'électrode me conseillerais tu? Un ingénieur chimiste à mon stage m'a conseillé du platine (beaucoup trop cher pour moi) il m'as également dit d'utiliser du graphite. Auriez vous d'autres matières résistantes à l'oxydation à me proposer pour que je puisse faire un petit comparatif de conductivité, résistance aux différents électrolytes etc... Quel électrolyte serait le mieux? NaOH ou H₂SO₄? Dernière question pour la route ^^ : Quelle est le rendement d'une électrolyse en moyenne.

[Sethy]

Pourquoi veux-tu produire de l'Hydrogène ?

[electroohm]

Pour le plaisir de l'expérimentation. Je serais assez fier de faire un procédé qui fonctionne de façon optimale. Je sais déjà que je vais devoir mettre un régulateur de niveau avec une pompe qui envoi de l'eau distillée. Cela pour ne pas que la concentration de ma solution augmente et ne pas demander trop d'intensité à mon générateur. Alors avez vous des réponses?

[electroohm]

Alors avez vous des idées pour que je puisse faire l'électrolyseur du siècle?