Electrolyse de l’eau

[invited1e9cd25]

Bonjour,

Je me pose des questions sur l’électrolyse de l’eau. J’ai lu qu’il faut y mélanger du sel pour que le courant passe.
Néanmoins, de l’eau pure au PH7 a des ions OH- et H3O+
Est qu’à partir d’une certaine tension sur les électrodes, il y aurait quand même production d’hydrogène et d’oxygène avec de l'eau pure? Si oui, à partir de quelle tension ?
On dit qu’avec NaCl, l’ion Na+ est attiré à la cathode, mais que ce n’est pas lui qui prend l’électron, mais un H+. Pourquoi cela ?
J’ai lu qu’à l’anode, on produirait du Chlore, mais j’ai lu également qu’on produirait de l’oxygène. Lequel est vrai ? Produit on un mélange ?
Merci pour vos éclaircissements
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[Sethy]

L'eau pure (et exempte de gaz dissout, comme le CO2) est quasiment un isolant.

On peut y ajouter un electrolyte, bon conducteur, comme l'acide sulfurique. Il n'en faut pas beaucoup. Déjà à 3,3 gramme/litre, on a à peu près 0,1 mole d'ions par litre (soit 10^6 fois plus que dans l'eau pure).

Dans ces conditions, l'électrolyse générera de l'Hydrogène et de l'Oxygène.

Pour connaitre la nature des éléments réduits à la cathode et oxydés à l'anode, il faut tenir compte de plusieurs éléments : le type d'électrode, la composition chimique du milieu. Il faut prendre une table des potentiels rédox et regarder parmi tous les couples possibles aux deux électrodes ceux qui sont le plus favorables pour chacune d'elle.

Dans le cas des cations Na+ et H+, tout deux candidats à la réduction, le potentiel du couple Na+/Na est de -2.71 et celui de H+/H2 ... est de 0

Une autre manière de voir les choses serait de se dire que même si un atome du métal sodium était généré (ce qui est totalement impossible dans ces conditions), il réagirait immédiatement avec l'eau environnante selon :

Na + H2O > Na+ + OH- + 1/2 H2.

[40CDV20]

Bjr,
Si le point de départ est de s'intéresser à l'électrolyse de l'eau, le choix de ClNa comme électrolyte qui peut paraitre simple et sans danger, est une mauvaise idée.
L'électrolyse d'une solution saline en cellule ouverte, c'est à dire sans diaphragme conduit à deux réactions anodiques possibles :
-formation de chlore Cl- > 1/2 Cl2 + e
-oxydation de l'eau H2O > 2 H+ + 1/2 O2 + 2e
En simplifiant, le dégagement d'oxygène dépend de la concentration |Cl-| et de la ddc
A noter également en milieu neutre, une réaction secondaire de dismutation hydrolytique du chlore
Cl2 + OH- > ClO- + H+ + Cl-
Comme le précise Sethy dans ces conditions opératoires il ne peut y avoir aucune formation de sodium. Par contre, par la technique dite à cathode de mercure, bien qu'étant également en milieu aqueux, la formation de sodium est possible par décharge d'ions Na+ sur le mercure sous forme d'amalgame ((Na))Hg.
En simplifiant, deux principales explications,
-sur le mercure la surtention de décharge des ions H+ est très élevée,
-la dissolution du sodium dans le mercure facilite la décharge des ions Na+
Ce n'est pas pour autant une technique de production de sodium, mais curieusement de soude ultrapure
Cdt.