Quels gaz sont dégagés lors de l'électrodéposition de nickel ?

[AllMightyFlyingPlatipus]

Bonjour à toutes et tous !

Je souhaiterais réaliser une électrodéposition de nickel chez moi et j'ai quelques questions relatives à la sécurité de ce procédé.

Après quelques recherches, une des méthodes les moins dangereuses serait réalisée avec du vinaigre à 10% + NaCl en tant qu'électrolyte. Je compte donc utiliser ce protocole. Cependant, avant de me lancer, je souhaite évaluer les risques en listant tous les composants et les produits de réactions en présence lors du process. La première étape de ce dernier est de placer deux électrodes de nickel dans l'électrolyte afin d'obtenir des ions Ni²⁺ dans la solution qui serviront ensuite à l'électrodéposition sur la pièce d'intérêt. Si je comprends bien, l'idée est de former de l'acétate de nickel (C₄H₆NiO₄).

Ceci se fait via la réaction : 2CH₃COO^- + 2H⁺ + Ni → 2CH₃COO^- + Ni²⁺ + H_2(g). Le CH₃COO^- + H⁺ étant le vinaigre. Est-ce correct ? Il y aurait donc du dihydrogène gazeux qui s'échappe.

Ensuite, lors de l'électrodéposition, les ions Ni²⁺ réagissent avec le sel pour former Ni via la réaction Ni²⁺ + 2Cl^- → Ni + Cl_2(g). Est-ce également correct ?

Il y aurait donc un dégagement de dichlore à la cathode et de dihydrogène à l'anode, est-ce bien cela ? Dans une vidéo explicative du procédé, l'auteur indique qu'il y a un dégagement de dihydrogène à la cathode et d'oxygène à l'anode mais je ne vois pas trop comment. Est-ce que je me suis trompé quelque part ou est-ce que l'auteur de la vidéo s'est trompé ?

Merci beaucoup pour votre aide !
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[40CDV20]

Bsr,
D'où sort cette recette ? un bain classique de nickelage électrolytique où bain dit de WATT, c'est :
du sulfate de nickel env 300 g/l apport en ions nickel
du chlorure de nickel env 50-60 g/l attaque régulière des anodes et action sur la vitesse de déposition
de l'acide borique env 40g/l
entre pH 4.5-5.2, +50°C et roule
Et c'est tout !
Pour des applications spéciales on dispose des bains chlorure, sulfamate et fluoborate, pour application optique le bain de nickel noir (codéposition de sulfures)
mais des bains au vinaigre pas encore !
Cdt

[FC05]

On va dire que sur youtube il y a pas mal de recettes exotiques avec des produits que l'on peut trouver au supermarché du coin (en encore us, par ce qu'en France c'est pas la même histoire).
Là, l'idée c'est de se servir des propriétés complexantes de l'ion acétate.
J'ai testé certains truc pour voir et franchement je ne trouve pas les résultats formidables. Rien à voir avec les bains pro qui contiennent toujours un peu de perlinpipinate de sodium.

[AllMightyFlyingPlatipus]

Merci pour vos réponse.

Alors, je n'ai peut-être pas été clair sur mes intentions Bien sûr qu'il y a de meilleurs électrolytes pour déposer du nickel mais mon objectif n'est pas de réaliser des dépôts de qualité professionnelle. Je réalise ceci chez moi pour évaluer la faisabilité du protocole pour un futur mini projet éducatif/de vulgarisation où le but est de montrer le phénomène d'électrodéposition à des enfants (dans un cadre contrôlé et sécurisé). Je ne pense donc pas que l'utilisation de produits CMR pour l'électrolyte soit recommandée d'où mon idée d'utiliser une alternative avec des produits moins dangereux (qui ne restent pas sans danger non plus). À partir du moment où le dépôt est mis en évidence par un changement de couleur de la pièce qui a reçu le dépôt, je serais content. Comme le précise FC05 dans le message juste au-dessus, l'idée du vinaigre, c'est d'utiliser l'ion acétate pour, d’après ce que je comprends, former de l'acétate de nickel dans l'électrolyte.

Ma question porte plus sur la sécurité du protocole de mon premier message que sur l'efficacité de celui-ci. S'il n'y a pas de dépôt ou que c'est vraiment pas flagrant, tant pis

Ma question est donc : dans le cadre du protocole de mon premier message, y a-t-il bien dégagement de dihydrogène et de dichlore gazeux ?

Merci d'avance !

[A voir en vidéo sur Futura]

[Chalco]

Bonjour,
Donc, vous considérez deux étapes :
1- Préparation d'une solution d'ions nickel par oxydation anodique de Ni métal. Pourquoi utiliser deux électrodes de nickel ?
Une partie des ions formés risque de se retrouver réduite à l'autre électrode.
2- Réduction des ions nickel pour voir le changement de couleur d'une électrode de cuivre pour montrer le dépôt de nickel.
Si vous travaillez dans une solution d'acétate, d'où viennent les ions chlorure qui seraient oxydés en chlore ?

Vous devriez écrire les réactions d'oxydation et de réduction aux électrodes et non les réactions globales, sinon les enfants ne vont rien comprendre.

[AllMightyFlyingPlatipus]

Bonjour Chalco

Effectivement, je voyais ça en deux étapes. Lors de la première, l'idée est de générer de l'acétate de nickel afin d'avoir des ions nickel dans la solution. Je comptais utiliser deux électrodes de nickel car je pense que la formation d'ions est plus rapide que la réduction de ceux-ci ce qui permettrait d'avoir une concentration suffisante d'ions nickel... De cette façon, je pourrais préparer en amont et conserver des solutions pouvant servir d'électrolytes par la suite. Mais effectivement, je suppose que je pourrais remplacer la seconde électrode de nickel directement par la pièce que je souhaite recouvrir de nickel.

Les ions chlore viennent de l'ajout de NaCl dans la solution. Ils permettent l'augmentation de la conductivité électrique de la solution et permettent la réduction des ions nickel.

La théorie serait : formation d'acétate de nickel à l'anode grâce aux ions acétate via l'acide acétique présent dans la solution (avec production de dihydrogène) et la réduction des ions nickel à la cathode grâce aux ions chlore provenant du NaCl (avec production de dichlore). Ça parait cohérent ou pas du tout ?

Merci !

[40CDV20]

Bjr,
Dans cette situation je ne vous suis d'aucune aide. Il s'agit d'électrochimie avancée et dans le cas présent de l'étude de courbes intensité-potentiel appliquées à l'électrolyse (électrodéposition ici). Tout va dépendre de ce que vous mettez dans la "blédine" et de comment vous gérez la cuisson
Un truc simple. vous électrolysez une solution aqueuse de chlorure d'étain par exemple. Vous avez un dégagement de dichlore à l'anode et un pseudo dépôt d'étain métallique à la cathode.
Il se passe ceci :
2 réductions sont possibles : 3H3O + 2e- > H2 +2H2O E env +0V
Sn2+ + 2e- > Sn° E env -0.17V

2 oxydations sont possibles: 3H2O > 2 H3O+ + 2e- + 1/2 O2 E env +1.23V
2 Cl- > Cl2 (g) +2 e- E env 1.36 V

C'est l'étude thermodynamique qui va permettre de préciser la réduction et l'oxydation les plus faciles. Ici la réduction des ions hydronium en dihydrogène et l'oxydation des molécules d'eau en dioxygène

Si vous choisissez un sulfate en lieu et place de chlorure, l'anion SO4 va se trouver oxydé
2HSO4- + 2 H2O > S2O82- + 2H3O+ + 2 e- et pas de gaz nocif à l'anode
Cependant 3 réductions sont possibles dont
HSO4- +3 H3O+ + 2e- > SO2 +5 H2O et un peu de SO2 à la cathode

Voilà, j'imagine que vous n'êtes guère avancé, mais plus simple je ne sais pas faire
Cdt

[AllMightyFlyingPlatipus]

Bonjour,

Merci pour votre réponse

Effectivement, j'ai utilisé la même méthode de réflexion que vous pour aboutir à mes conclusions. J'ai remis mes notes au propre et voici ce que j'obtenais :
Electrodeposition Ni-01.jpg

J'espère que tout est correct. Je ne compte pas expliquer toute la théorie aux enfants, il s'agit juste d'une petite expérience de démonstration.

[AllMightyFlyingPlatipus]

Je me suis trompé de version de fichier dans le post précédent, il s'agit bien du fichier ci-dessous dont je parle :

[40CDV20]

Bjr,
Je suis assez de l'avis de Chalco et comme disait maître Moco "l'enseignement lacunaire génère par la suite de gros problèmes"
Sinon c'est bien, les réactions possibles. J'ajouterais en se limitant à l'exemple qu'elles dépendront de :
-la composition de l'électrolyte
-de la tension appliquée aux dites électrodes
-de la nature des électrodes
Par ex (je n'ai pas les polices qui vont bien pour les équations qui vont avec), si on traite des options complètes
à la cathode :
réduction de cations
réduction d'un cation générant un dépôt métallique
réduction de l'eau avec dégagement d'H2

à l'anode
oxydation des ions, anions et cations
oxydation avec dissolution de l'électrode
oxydation de l'eau avec dégagement de dioxygène
oxydation d'un anion avec dégagement d'un gaz
et je caractériserais ce qu'est un électrolyseur

Cdt

[Chalco]

Bonjour,
Dans votre schéma "des réactions possibles" vous faites figurer des réductions à l'anode et des oxydations à la cathode. Par définition, l'anode est l'électrode où se produit une oxydation et la cathode, une réduction. Si vous fixez le sens de variation du courant, cela fixe le sens de circulation des électrons. Là où ils arrivent à l'interface avec la solution, ils ne peuvent que réduire. Quelles sont les réductions possibles ? Celle des ions Ni²⁺ et celle des ions H⁺ ou celle de l'eau selon que l'on est en milieu acide ou basique. Quelle espèce est-elle la plus facile à réduire ? La réponse dépend de la personne qui pose la question. Pour des enfants (mais de quel âge ?) j'expliquerais qu'on peut commencer par faire des essais ! Par exemple, avec ou sans ions Ni²⁺. Ensuite, on pourrait leur dire que tout le travail des scientifiques a été de trouver des raisons fondamentales. Il serait plus facile d'expliquer pourquoi on peut obtenir un dépôt lisse ou pas, quoique ! Finalement, l'explication à donner dépend du public à qui on s'adresse : l'électrochimie est l'étude des transferts de charge. Le public sait-il ce qu'est une charge ou bien l'expérience montrée a-t-elle pout but de faire découvrir la notion de charge ? Pourquoi, quand on fait passer de l'électricité dans une solution, les espèces dans la solution subissent-elles une transformation et comment cela se passe-t-il ? Nous voici bien loin du vinaigre initial

[40CDV20]

Bjr,
Une particularité, l'électrodéposition du nickel ne fait toujours pas consensus et de fait relève de la recherche fondamentale.
Ni2+ +2 e- > Ni
2 H+ +2e- > H2 représente un bilan. Il est probable que cela s'opère à partir du cation NiOH+ lequel serait réduit par l'hydrogène absorbé préalablement formé.
Le vinaigre s'éloigne encore !
Cdt

[40CDV20]

Bjr,
@ chalco
J'ai déjà vu chalco quelque part et un déclic s'est opéré : chalco ne s'écrit il pas de cette façon chalc(o)- élément en Grec ?
Cdt

[Chalco]

Bonjour,
J'ai toujours difficile, pour moi, de trouver un pseudo original. Je suis parti de chalcogénure ( Wikipédia : un chalcogénure est un di anion formé à partir d'un élément chimique de la famille des chalcogènes (oxygène, soufre, sélénium, tellure ou polonium)) et j'ai fait un diminutif. J'avais travaillé avec quelques uns d'entre eux.