Transformations forcées - Cas d’espèces mélangées



I-                    Cas d’espèces mélangées

     1-    Analyse :

Le cas des espèces mélangée est un peu plus délicat puisqu’il n’est pas possible d’aller chercher une par une les entités à faire réagir et de les forcer macroscopiquement à inverser la réaction.
En revanche, il est toujours possible de créer dans le milieu réactionnel des pôles fournisseurs ou solliciteurs d’électrons. On utilise donc à nouveau un générateur électrique, aux bornes duquel on place deux électrodes.
L’électrode qui se trouve à la borne « + » du générateur demande des électrons, puisque les charges de signes opposés s’attirent. La réaction qui se produit à son niveau doit donc prendre des électrons à l’espèce qui réagit, donc il s’agit d’une oxydation, et donc la borne « + » du générateur est reliée à l’anode du système électrolytique.
Réciproquement, la borne « -«  du générateur est pourvoyeuse d’électrons, donc elle va donner lieu à une réaction, et donc cette borne « -«  est reliée à la cathode du système.
Il est bon de noter que selon que l’on parle :
-          D’un système siège d’une réaction spontanée ;
-          D’un système soumis à une réaction d’électrolyse,
-          Du générateur électrique engendrant cette électrolyse (dans le cas où il s’agit d’un générateur électrochimique) ;
On peut facilement se tromper entre anode et cathode.
Aussi, la seule définition que l’on puisse utiliser avec certitude pour les identifier est-elle que  l’anode est le lieu où se produit l’oxydation (augmentation du nombre d’oxydation de l’élément concerné), et  que la cathode est le lieu où se produit la réduction (réduction du nombre d’oxydation de l’élément concerné).

    2-      Nature des électrodes :

Les électrodes, c'est-à-dire les solides plongés dans la solution électrolytique et reliés aux pôles d’un générateur, peuvent être types :
-          Indifférentes aux espèces présentes en solution : on utilise souvent des électrodes de platine ou d’autres métaux, ou encore des électrodes de carbone elles ne servent alors que d’échanger à électrons et sont dans le même état au début et à la fin de l’électrolyse ;
-          Constituées de l’espèce qui s’oxyde (par exemple, une électrode de cuivre dans une solution aqueuse contenant des ions fer II) ; dans ce cas, l’électrode, en s’oxydant, va se désagréger à mesure que se produit la réaction, et l’on parle d’anode sacrificielle.

    3-      Exemple d’application de l’électrolyse :

L’électrolyse est une technique utilisée dans de nombreux domaine :
·         Elle sert au chromage de certaines pièces mécanique : on branche la pièce à couvrir à la borne « - d’un générateur électrique, puis on la plonge dans une solution électrolytique contenant des cations chrome, ainsi que l’autre pôle du générateur. La pièce est ainsi pourvoyeuse d’électrons, réductrice, et constitue donc la cathode du système. les cations sont réduits à son niveau. Le chrome métallique est ainsi obtenu directement à la surface de la pièce, sur laquelle il demeure, formant une couche brillante. On peut utiliser le même procédé pour la fabrication de bijoux plaqués or ou argent : le bijou sert de cathode, dans une solution contenant des cations or à l’argent, qui se réduisent en métal à sa surface.
·         Certaines solutions sont particulièrement coûteuses, du fait par exemple des ions or ou argent qu’elles contiennent, dans le cas où ne telle solution a servi à une réaction chimique, il est donc intéressant de récupérer les métaux précieux qu’elle contient, ce que permet encore de faire l’électrolyse.
·         L’électrolyse d’une solution aqueuse de chlorure de sodium (Na+(aq) ; Cl-(aq)) permet d’obtenir, à l’anode, l’oxydation des ions chlorure en dichlore gazeux :
2 Cl-(aq) = Cl2 + 2e-
Et à la cathode, la réduction de l’eau en dihydrogène gazeux :
2 H2O(l) + 2 e- = H2(g) + 2HO-
On peut ainsi produire simultanément du di chlore, gaz très important dans l’industrie (il sert notamment à fabriquer l’eau de javel), du dihydrogène et de la soude, puisque la solution contient en fin de compte (Na+(aq) + HO-(aq)).

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