Electrolyse de l'eau

De Wikidebrouillard.

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Sommaire [masquer] 1 Présentation de l'expérience 2 Matériel 3 L'expérience 3.1 La manipulation 3.2 Que voit-on ? 4 Explications 4.1 De manière simple 4.2 Questions sans réponses 4.3 Allons plus loin dans l'explication 5 Liens avec d'autres expériences 5.1 Expériences sur Wikidébrouillard 5.2 Autres expériences 6 Applications : liens avec le quotidien 7 Catégories

Présentation de l'expérience

L'eau, c'est de l'eau ! Hé non, l'eau est composée d'éléments chimiques !

Matériel

• De l'eau
• Un récipient (bocal, bassine ou autre)
• Une pile de 4,5 V (ou plus puissante)
• 2 clous (ou autres tiges de métal)
• 2 tubes à essai
• 2 fils électriques
• Du sel (ou tout autre électrolyte)
• Une bougie
• Un briquet

L'expérience

La manipulation

• Remplir le récipient avec de l'eau et y ajouter l'électrolyte (ici, nous utilisons du sel).

• Prendre les deux clous ou les deux tiges de métal choisies et les placer dans chacun des tubes à essai (le but étant de récupérer l'hydrogène produit par l'électrolyse).

• Brancher la pointe équipée du récupérateur (tube à essai) sur le pôle (-), la cathode, c'est là que l'hydrogène sera récupéré.

• Brancher l'autre pointe équipée du récupérateur (tube à essai) sur l'autre pôle (+), l'anode, c'est là que sera récupéré l'oxygène.

• Attendre et observer.

Légende :

• 1 : Anode
• 2 : Cathode

Que voit-on ?

Des petites bulles commencent à apparaître sur les tiges de métal : c'est du dioxygène (O2) au pôle (+) et du dihydrogène (H2) au pôle (-).

Au bout d'une heure, s'il n'y a pas assez de gaz dans les tubes, on peut rajouter du sel pour booster la réaction. Une fois que l'on a récupéré assez d'hydrogène, on peut le faire exploser en approchant la flamme du briquet au moment où on le relâche. Un peu d'entraînement sera peut-être nécessaire au début, soyez prudent !

ATTENTION : si vous prenez du sel en tant qu'électrolyte (du chlorure de sodium), il y a une production de dichlore (gaz mortel) dans le dioxygène et donc il est nécessaire de bien ventiler ! Et en tout cas ne pas en produire trop !

Il est préférable d'utiliser de la soude comme électrolyte. La soude c'est caustique et assez dangereux, ne pas manipuler seul ! Portez des gants !

Explications

De manière simple

Comment sait-on que l'hydrogène est présent ?

Le courant électrique dissocie la molécule d'eau (soit H₂O) en ions hydroxyde (OH)- et hydrogène H+ : dans la cellule électrolytique, les ions hydrogène acceptent des électrons à la cathode dans une réaction d'oxydation en formant du dihydrogène gazeux (soit H₂), alors qu'une oxydation des ions hydroxyde - qui perdent des électrons donc - se produit à l'anode, ce qui produit l'oxygène (O₂).

On constate aussi que le volume de l'hydrogène est deux fois celui de l'oxygène. On utilise une flamme pour constater la présence de l'hydrogène, puisque c'est un gaz très inflammable.

L'électrolyte ?

L'eau pure conduit peu l'électricité, ce qui contraint à l'emploi d'un additif hydrosoluble - électrolyte - dans la cellule d'électrolyse pour « fermer » le circuit électrique (autrement dit, faire en sorte que les potentiels chimiques en jeu permettent la réaction chimique).

L'électrolyte se dissout et se dissocie en cations et anions (c'est-à-dire respectivement des ions chargés positivement et négativement) qui peuvent « porter » le courant. Ces électrolytes sont habituellement des acides, des bases ou des sels.

Questions sans réponses

Allons plus loin dans l'explication

L'électrolyse de l'eau avec une explication plus mathématique sur Wikipédia : Électrolyse de l'eau

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur Wikidébrouillard

Autres expériences

Applications : liens avec le quotidien

Production d'hydrogène comme carburant du futur, pour les bombes H...

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