Bases de l'électrolyse
* Électrolyse : Processus consistant à utiliser un courant électrique pour provoquer une réaction chimique non spontanée.
* Cathode : L'électrode chargée négativement où se produit la réduction (gain d'électrons).
* Anode : L'électrode chargée positivement où se produit l'oxydation (perte d'électrons).
Les réactions
Lors de l'électrolyse du NaCl, les réactions suivantes se produisent :
* À la cathode (réduction) :
* 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) Il s’agit de la réduction de l’eau pour former de l’hydrogène gazeux.
* À l'anode (oxydation) :
* 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ Il s’agit de l’oxydation des ions chlorure pour former du chlore gazeux.
Pourquoi l'hydrogène, pas le sodium ?
1. Série électrochimique : La série électrochimique (ou série d'activités) répertorie les métaux par ordre de leur réactivité. Le sodium est un métal très réactif, ce qui signifie qu'il perd facilement des électrons. L'hydrogène est moins réactif.
* Le sodium est plus susceptible d'être oxydé (perdre des électrons) à l'anode, PAS à la cathode.
* L'hydrogène est plus susceptible d'être réduit (gain d'électrons) à la cathode.
2. Surpotentiel : La surtension est la tension supplémentaire nécessaire pour surmonter la barrière énergétique afin qu'une réaction se produise. Le surpotentiel de réduction des ions sodium est nettement supérieur à celui de la réduction de l’eau. Cela fait de la réduction de l’eau en hydrogène le processus le plus favorable à la cathode.
En résumé
* Réactivité électrochimique : L'hydrogène est moins réactif que le sodium, ce qui le rend plus susceptible d'être réduit à la cathode.
* Surpotentiel : Le surpotentiel de réduction de l'hydrogène est plus faible, favorisant sa formation par rapport au sodium.
Remarque : Si vous deviez utiliser une cathode au mercure, le surpotentiel de réduction du sodium serait réduit et vous pourriez obtenir du sodium métallique produit à la cathode. Cependant, il s’agit d’un processus très dangereux.