Dans une cellule électrolytique, la cathode est chargée négativement et l'anode est chargée positivement.En effet, la cellule fonctionne à l'aide d'une source de tension externe qui alimente des réactions d'oxydoréduction non spontanées.La cathode attire les cations (ions chargés positivement) de l'électrolyte, où se produit la réduction, tandis que l'anode attire les anions (ions chargés négativement), où se produit l'oxydation.L'électrolyte facilite le mouvement des ions entre les électrodes, complétant ainsi le circuit.Il est essentiel de comprendre les signes et les rôles des électrodes pour des applications telles que la galvanoplastie, l'affinage des métaux et la synthèse chimique.
Explication des points clés :
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Signes des électrodes dans une cellule électrolytique:
- Cathode:Chargé négativement.
- Anode:Chargé positivement.
- C'est le contraire d'une cellule galvanique, où la cathode est positive et l'anode négative.La source de tension externe dans une cellule électrolytique inverse le flux naturel d'électrons.
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Composants d'une cellule électrolytique:
- Électrolyte:Une solution ou un sel fondu contenant des ions qui facilitent la circulation du courant électrique.Les solutions aqueuses de sels ou d'acides et le chlorure de sodium fondu en sont des exemples courants.
- Cathode:L'électrode où se produit la réduction.Elle attire les cations (ions chargés positivement) de l'électrolyte.
- Anode:L'électrode où se produit l'oxydation.Elle attire les anions (ions chargés négativement) de l'électrolyte.
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Réactions d'oxydoréduction dans la cellule:
- Réduction à la cathode:Les ions chargés positivement (cations) gagnent des électrons et sont réduits.Par exemple, dans l'électrolyse du chlorure de sodium fondu, les ions Na⁺ sont réduits en sodium métal à la cathode.
- Oxydation à l'anode:Les ions chargés négativement (anions) perdent des électrons et sont oxydés.Dans le même exemple, les ions Cl- sont oxydés en chlore gazeux à l'anode.
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Rôle de la source de tension externe:
- La source de tension externe fournit l'énergie nécessaire aux réactions d'oxydoréduction non spontanées.Elle garantit que les électrons circulent de l'anode à la cathode à travers le circuit externe, tandis que les ions se déplacent dans l'électrolyte pour maintenir l'équilibre des charges.
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Matériaux des électrodes:
- Les électrodes sont généralement constituées de matériaux inertes tels que le graphite ou le platine afin d'éviter toute réaction indésirable avec l'électrolyte.Le choix du matériau dépend de l'application spécifique et des produits chimiques impliqués.
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Potentiel de décharge:
- La tension minimale requise pour initier l'électrolyse et décharger les ions aux électrodes.Si plusieurs ions sont présents, l'ion ayant le potentiel de réduction le plus élevé est réduit à la cathode, et l'ion ayant le potentiel de réduction le plus faible est oxydé à l'anode.
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Applications des cellules électrolytiques:
- Galvanisation:Dépôt d'une couche de métal sur une surface.
- Affinage des métaux:Purification de métaux tels que le cuivre ou l'aluminium.
- Synthèse chimique:Produire des substances telles que le chlore, l'hydrogène et l'hydroxyde de sodium.
La compréhension de ces points clés permet de concevoir et d'exploiter des cellules électrolytiques pour diverses applications industrielles et de laboratoire.Les signes des électrodes et leurs rôles dans les réactions d'oxydoréduction sont fondamentaux pour le fonctionnement de ces cellules.
Tableau récapitulatif :
| Aspect | Détails |
|---|---|
| Cathode | Chargée négativement ; attire les cations ; la réduction s'y produit. |
| Anode | Chargée positivement ; attire les anions ; l'oxydation s'y produit. |
| Électrolyte | Facilite le mouvement des ions ; les exemples incluent les sels fondus ou les solutions aqueuses. |
| Réactions d'oxydoréduction | Réduction à la cathode, oxydation à l'anode. |
| Source de tension externe | Entraîne des réactions non spontanées ; assure le flux d'électrons. |
| Applications | Placage électrolytique, affinage des métaux, synthèse chimique. |
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