Transformations forcées : l’électrolyse

A) Transformations spontanées et transformations forcées

Le dichlore et le cuivre réagissent spontanément et totalement :

Cu_(s) + Cl_2(g) = Cu_2+(aq) + 2 Cl^-_(aq) K > 10⁴

=> transfert spontané d’électrons de Cu sur Cl^-

La réaction spontanée inverse est indétectable :

Cu_2+(aq) + 2 Cl^-_(aq) = Cu_(s) + Cl_2(g) K’ < 10^-4

=> transfert spontané d’électrons de Cl^- su Cu²⁺ impossible

=> transfert forcé possible (avec l’électrolyse)

Électrolyse et équilibre

Soit la réaction :

Cu_(s) + Cl_2(g) = Cu_2+(aq) + 2 Cl^-_(aq) K > 10⁴

Avant électrolyse, le système est à l’équilibre : Q_r = K

L’électrolyse impose un déséquilibre : Q_r < K

L’énergie nécessaire pour créer le déséquilibre vient du générateur.

B) Processus d’une électrolyse

Le générateur impose le sens du transfert d’électrons

(-) => apport d’électrons => réduction (cathode)

(+) => suppression d’électrons => oxydation (anode)

Autres exemples d’électrolyse

Pour l’affinage du zinc Pour la production du dichlore
de la soude

Quantités de matière

Si l’intensité est constante :

Quantité d’électricité pendant t : Q = I.t

Nombre de moles d’électrons : n_e = Q / N.e = I.t / N.e

Quantité de matière d’une espèce transformée :

A l’anode	aO + be^- = cR
Initial	no	0	0
A l’instant t	no - ax	ne = bx	nr = cx

Quantité de réducteur formé : n_r = cx = c . (n_e / b)

Quantité d’oxydant consommé : n_o = ax = a . (n_e / b)

C) Les accumulateurs

Ils sont le siège d’une réaction d’oxydo-réduction spontanée (décharge)

Une électrolyse impose la réaction exactement inverse
(charge)

D) Les systèmes biochimiques

Beaucoup de réactions ne sont pas spontanées. Elles sont forcées.

L’énergie nécessaire vient :
- du Soleil (biosynthèse)
- de a dégradation de molécules organiques
-

Critère d’évolution spontanée

Les piles

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