De l'eau, du graphite, du sel et une pile [?]

[invitec020bc33]

Bonjour à toutes et à tous !
Je suis au lycée et dans le cadre du projet TPE, j'ai été confronté à une expérience que je ne comprends pas vraiment.

C'est une électrolyse avec une pile de 9V, où les électrodes sont des mines de crayon "porte-mines". Celles ci sont plongées dans une solution ionique (eau + sulfate de magnésium).
Dans cette expérience, l'anode se fait "ronger" et la solution devient noire. On est censé obtenir du "graphène". Mais je suppose que ce n'est pas du graphène ahah , c'est sûrement juste du graphite légèrement "dégrossi".

Comment pouvons nous appeler cette expérience ? Une électrolyse de l'eau tout simplement ?
Quelles réactions se produisent ? Où va le magnésium ? Pourquoi l'anode diminue-t-elle ?

Merci d'avance à vous, je suis un peu perdu !
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[moco]

Les mines de crayon porte-mines sont faites de graphite, mélangé finement avec de l'argile et un peu de colle, avant d'être comprimé et mis en forme. le graphite seul serait trop mou pour faire une mine de crayon utilisable. L'argile durcit le matériau.

L'expérience que tu fais ici est une électrolyse de l'eau avec une anode de graphite+argile. La solution contient du sulfate de magnésium. Cela aurait aussi fonctionné avec un autre sulfate comme celui de sodium ou l'acide sulfurique. A l'anode il se passe un dégagement d'acide et de gaz O2, selon l'équation : 4 H2O --> O2 + 4 H+ + 4 e-.
Le magnésium ne sert qu'à permettre au courant de passer. L'eau est isolante. Sans ce sel, il ne se passerait rien en solution.
La solution devient plus acide et il se dégage du gaz O2. Mais une partie du gaz O2 et de l'acide formé attaque la colle de la mine de crayon, qui se détruit peu à peu. Cela libère le graphite, qui reste en suspension dans l'eau. C'est ce que tu appelles graphite dégrossi, mais qui est bel et bien du graphène,

Le ion magnésium Mg2+ est attiré vers la cathode, où il neutralisera la formation de ions OH- créés à la cathode. Mais le magnésium n'est pas consommé dans cette électrolyse.

[Patzewiz]

Bonjour,

Il se peut que quelques plans de graphène soient effectivement libérés lors de la décomposition de l'anode mais la couleur noire de la solution indique plutôt que l'on est principalement en présence d'une suspension de particules de graphite. Pour avoir plus de chances d'obtenir du graphène, il me semble préférable d'utiliser une électrode en graphite pure que l'on peut espérer effeuiller progressivement lors de la formation de l'oxygène.
Comme expliqué par Moco, les mines de crayons sont très loin d'être du graphite pur contrairement à ce que croient beaucoup de gens (certaines ne contiennent même pas de graphite).

A la cathode il y a compétition entre la réduction des H⁺ et celle des Mg²⁺ et c'est la première qui se produit avec dégagement d'hydrogène.