Le processus électrolytique consiste à faire passer un courant électrique dans un électrolyte, entre deux électrodes conductrices appelées anode et cathode. Les changements se produisent au niveau des électrodes.
Lorsque nous connectons les électrodes à une source d'énergie (générateur de courant continu), l'électrode attachée au pôle positif du générateur est l'anode et l'électrode attachée au pôle négatif du générateur est la cathode.
Une réaction d'électrolyse peut être considérée comme un ensemble de deux demi-réactions, une oxydation anodique et une réduction cathodique.
Pour expliquer les réactions aux électrodes, on considère le chlorure de sodium fondu, car il ne contient que deux types d'ions. On utilise des électrodes inertes, c'est-à-dire qui ne réagissent pas chimiquement avec les ions sodium et chlorure.
Les ions sodium (+), ou cations, sont attirés par l'électrode négative (cathode). La cathode est rendue négative par l'action de la source qui lui envoie des électrons.
Les électrons de la cathode sont dans un état d'énergie potentielle élevée. L'ion sodium a une charge positive, ce qui signifie qu'il attire les électrons et qu'un électron provenant d'un atome de sodium aurait une énergie potentielle inférieure à celle d'un électron provenant de la cathode. Par conséquent, les électrons de la cathode se déplacent vers le cation, en raison de la différence d'énergie potentielle. À la cathode, les ions sodium sont convertis en atomes de sodium par l'ajout d'un électron. Il s'agit d'un changement chimique qui peut être représenté par l'équation suivante :
Na+ +e- →Na0
Ce changement chimique représente un gain d'électrons, de sorte que le sodium est réduit et devient métallique ; le changement chimique qui se produit toujours à la cathode est donc une réduction.
L'anode est positive parce que la source y pompe des électrons et attire également les ions ou anions chlorure (-). À l'anode, les électrons ont une faible énergie potentielle. En revanche, les électrons externes de l'ion chlorure sont dans un état de potentiel élevé.
état de potentiel élevé. Lorsque les ions chlorure arrivent à l'anode, ils lui fournissent des électrons. Les électrons passent d'un état d'énergie potentielle élevée à un état d'énergie potentielle faible. Le changement à l'anode peut être représenté par une autre équation :
2Cl- →Cl2 +2e-
Les ions chlorure perdent des électrons au profit d'atomes de chlore, qui forment à leur tour des molécules de chlore gazeux. La réaction anodique est toujours une réaction d'oxydation.
Les réactions d'oxydation et de réduction se produisent simultanément, mais séparément, car elles se produisent en des points différents. La source ne produit pas d'électrons, elle ne fait que les transporter d'un endroit à un autre, de sorte que les électrons que la source fournit à la cathode proviennent de l'anode. La fonction de la source est d'augmenter l'énergie potentielle des électrons à la cathode.
Ces réactions d'électrode sont appelées demi-réactions, et la réaction globale de l'électrolyse du chlorure de sodium est la suivante :
2Na+ +2Cl- →2Na0 +Cl2
La nature des réactions des électrodes dépend de la différence de potentiel ou de la tension appliquée.
Source : FES-CUAUTITLÁN Mtro. FELIPE DÍAZ DEL CASTILLO R.