Electrolyse de l'eau

[invitebf77ef62]

bonjour

je voudrais réaliser une électrolyse de l'eau et j'avais quelque questions :

pour commencer, si j'utilise du sel (NaCl ) comme électrolyte, je vais avoir des émanations de Cl2, de H2 et de O2 et des ions d'oxychlorure de sodium dans la solution, comment faire pour revenir a l'état initial ( H2O + NaCl ) ?

et dans le cas ou je n'aurai pas de pertes de matière, et que l’électrolyseur reste alimenté en électricité, je pourrais refaire se processus a l'infini ?

et enfin quel est l’énergie molaire de combustion de l’hydrogène ? je sais bien que google est notre ami mais la je ne trouve pas

merci pour votre aide.
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[moco]

Bobnsoir,
Si tu veux électrolyser de l'eau, il ne faut pas y ajouter du sel de cuisine NaCl. La chimie qui s'y déroule est trop compliquée. Tu as meilleur temps d'y ajouter du sel Glauber, qui est du sulfate de sodium Na₂SO₄. Dans un tel cas, tu obtiendras un dégagement de gaz hydrogène H₂ à la cathode et d'oxygène O₂ à l'anode. Et c'est tout ce qui s'y passe. La composition de la solution ne changera pas au cours du temps, quitte à y rajouter de l'eau, pour compenser la quantité d'eau qui sera décomposée en H₂ et O₂.

Si tu tiens à électrolyser une solution de chlorure de sodium NaCl, tu dois savoir que la composition de cette solution va changer peu à peu au cours du temps. Et c'est impossible de revenir à l'état initial. Tout d'abord il va se former des ions OH^- à la cathode et du gaz Cl₂ à l'anode. Mais Cl₂ se dissout en partie dans l'eau et va réagir avec OH^-, en formant des ions hypochlorite ClO^- (et pas oxychlorure comme tu le dis). La solution se charge donc peu à peu en ions OH^- et ClO^-. Et on obtient ce qu'on appelle de l'eau de Javel. Si la température est suffisante, les ions hypochlorite se dismutent progressivement en ions chlorure Cl^- et chlorate ClO₃-. Donc la solution va progressivement se transformer en un mélange contenant les ions hydroxyde, hypochlorite et chlorate, qu'il n'est pas possible de retransformer en chlorure.

[invitebf77ef62]

merci pour ta réponse

aurais-tu un conseil a me donner en se qui concerne le choix du matériau pour l'anode et la cathode ?
est-ce que je peux utiliser des plaques de zinc par exemple ?

[moco]

Bonsoir,
Si tu fais une électrolyse avec des plaques en zinc, tu vas voir disparaître tes deux plaques de zinc à la fois et à vitesse grand V.

A la cathode, il se dégagera H₂ et il se formera NaOH. Mais NaOH attaque le zinc, et le transforme en zincate Na₂ZnO₂ soluble dans l'eau, selon l'équation : 2 NaOH + Zn --> Na₂ZnO₂ + H₂.

A l'anode c'est du pareil au même, il se dégage du chlore Cl₂, mais ce gaz attaque le zinc, selon l'équation : Zn + Cl₂ --> ZnCl₂. Et le ZnCl₂ formé est soluble dans l'eau.

Si tu fais ton électrolyse avec des plaques faites d'un autre métal oxydable, comme le fer, le cuivre, l'aluminium ou l'étain, c'est un peu pareil. Les électrodes seront attaquées en tout cas à l'anode. La seule solution pour éviter cet ennui est d'utiliser des électrodes d'un métal inoxydable, comme le platine ou l'or. Ou d'utiliser des électrodes de graphite, comme on en trouve dans le centre des piles Leclanché au zinc + dioxyde de manganèse. Mais cela devient difficile de trouver ces piles, car on les remplace de plus en plus par des piles alcalines, ou par des piles à lithium. Le graphite résiste aux agents oxydants. Il a par contre l'inconvénient de se déliter peu à peu. C'est comme si la surface se faisait pulvériser, et que les petits grains noirs tombent au fond du récipient.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitebf77ef62]

non je parle du cas ou j'utiliserais du sulfate de sodium (sel de glauber ) a la place du sel de table

[moco]

Bonjour,

Si tu électrolyses une solution de sulfate de sodium avec des électrodes de zinc, les réactions seront différentes, Mais le résultat est le même. Le zinc sera attaqué sur les deux électrodes.

Sur la cathode, il se dégagera du gaz H₂. Mais il va se former de la soude NaOH qui attaque le zinc selon la même équation qu'avec NaCl, donc avec formation de zincate de sodium.
Sur l'anode, il ne se dégagera pas de chlore comme avec NaCl. Il ne se formera pas de gaz O₂ non plus. Mais le zinc va tout de même être oxydé avec formation d'ions Zn²⁺, qui passent en solution.
Résultat global : Il apparaît des ions OH^- et ZnO₂^2- à la cathode, et des ions Zn²⁺ à l'anode. Donc le métal zinc est consommé aux deux électrodes. De plus, quand les deux solutions, anodique et catholique, se mélangent, il se formera un précipité gélatineux d'hydroxyde de zinc Zn(OH)₂ qui va peu à peu envahir tout le liquide.

[invitebf77ef62]

bonjour

et si j'utilise du graphite comme électrode ?

[moco]

Bonjour,
Avec du graphite comme électrode, cela ira très bien. Tu obtiendras de l'hydrogène à la cathode et de l'oxygène à l'anode. Mais peu à peu l'électrode se désagrège et se délite. Tu verras lentement s'accumuler de la poudre de graphite au fond du récipient où se produit l'électrolyse.

[invitebf77ef62]

merci pour ton aide