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
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 > ENernst : oxydation, intensité positive,
comportement anode
E < ENernst : 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.
* 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 ?
*
Additivité des
courants d’électrode : le mur du solvant
*
Utilisation en
régime saturé : i image de c.
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.
* 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
4. obtention du zinc par électrolyse
4.1.
Solution, électrodes
4.2. Réactions à envisager
4.3. Grandeurs thermodynamiques et cinétiques
4.4. Mise en oeuvre
