étude de quelques principes d’élaboration des métaux

1. Aspect thermodynamique : E-pH

2. Aspect cinétique : courbes i-E et applications

Utilisation des courbes intensité-potentiel : application à la préparation du zinc par électrolyse.

On signale l’existence de courants limites de diffusion. Les connaissances contenues dans cette partie ne peuvent faire l'objet d’aucune épreuve d’évaluation

Réaction possible spontanément ou non ? Réponse : diagrammes E-pH, prévision thermodynamique.

Si elle est impossible…elle est impossible !

Si elle est possible… elle est peut-être lente (cf. espèces métastables)

Étude de la cinétique des réactions d’oxydo-réduction :

Mesure de la vitesse : relation cinétique / flux d’électrons / courant électrique

1. Cellule galvanique doc Galvani 1737-1798

Définition 

Rappel : les 3 types d’électrodes

Réactions aux électrodes : demi-équation rédox «réelle»

Nom des électrodes

Sens du courant, signe conventionnel

Électrode	Réaction	Courant conventionnel (entrant)
Anode	Oxydation	>0
Cathode	Réduction	<0

2. Cinétique des réactions aux électrodes

2.1. Vitesse de réaction et courant I d’électrode

Proportionnalité

Densité de courant j : définition, intérêt

2.2. Réaction thermodynamiquement permise

E > E_Nernst : oxydation, intensité positive, comportement anode

E < E_Nernst : réduction, intensité négative, comportement cathode

2.3. Diagramme ( « courbe » ) intensité-potentiel : présentation

3. Courbe intensité-potentiel

3.1. Tracé expérimental

Le montage à 3 électrodes : travail, contre électrode, référence

3.2. Observations

· Système lent, système rapide.

* Définition

* Surtensions anodique et cathodique

* Courant d’échange

* Facteurs dont dépendent ces grandeurs.

· Système avec ou sans palier de saturation.

* Les deux étapes, courant limite de diffusion.

* Avec ou sans palier ?

* Applications : méthodes électrochimiques

* Additivité des courants d’électrode : le mur du solvant

3.3. Utilisation : prévision de la vitesse des réactions.

· Circuit fermé : relation entre les intensités, entre les densités de courant

· Fonctionnement spontané

* Avec circuit électrique : Icc, tension à vide, évolution quand la pile débite, pile usée. doc

* Contact direct en l’absence de métal : j ? S ? I ? mais si on introduit un métal inerte…

· Fonctionnement en électrolyseur

* Tension minimale de fonctionnement

* I augmente avec DE, mais…

- Courbes avec palier de saturation : inutile d’augmenter DE

- Cas où plusieurs couples peuvent intervenir : cf. métallurgie du zinc, analyse du DE optimal

Modèle logarithmique

4. obtention du zinc par électrolyse

doc

doc poly

4.1. Solution, électrodes

4.2. Réactions à envisager

4.3. Grandeurs thermodynamiques et cinétiques

4.4. Mise en oeuvre

étude de quelques principes d’élaboration des métaux

1. Aspect thermodynamique : E-pH

2. Aspect cinétique : courbes i-E et applications

3. Application à la corrosion de l’acier

1. Corrosion uniforme, non uniforme

* Uniforme : définition

* influence du pH

* Eau aérée ou désaérée

* potentiel mixte (potentiel de corrosion, potentiel de repos) : métaux nobles ou peu nobles

* non uniforme par hétérogénéité du réactif

* non uniforme par hétérogénéité du métal

o défauts chimiques, corrosion galvanique doc 1 doc 2

o défauts physiques en surface

2. La rouille

3. Protection par le zinc (protection cathodique)

* justification thermodynamique

* étude cinétique : l’acier est protégé, le zinc est sacrifié

* mise en œuvre : anodes sacrificielles, galvanisation…

* comparaison des types de protection contre la corrosion

protection électrique

protection par revêtement : anodique, cathodique, autre