Electrochimie, pile redox : est-ce que ça peut exploser ?

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Electrochimie, pile redox : est-ce que ça peut exploser ?

Messagepar Gizmil » 20 Mars 2020, 19:15

Hello, tout le monde,

voilà, je ne suis pas un chimiste, loin de là, je n'ai aucune formation particulière. Néanmoins, en ce moment, de manière ludique mais intéressée pour un futur projet, j'essaye de créer ce qu'on appelle une pile "redox" (ou pile voltaïque) donc fonctionnant par réaction d'oxydoréduction et dédiée à générer un courant électrique. J'y arrive fort bien, mon multimètre m'indiquant un courant de 0,44v lorsque j'utilise de l'eau comme électrolyte et 0,49v lorsque j'utilise du vinaigre.

Je me retrouve donc avec ce qu'on appelle une cellule électrolytique : des électrodes en cuivre et aluminium + des bains électrolytiques de nature variable (j'ai testé d'autres liquides, histoire de voir quel voltage j'en obtenais). Cependant, dans un but pratique, je suis désireux d'utiliser un bain électrolytique placé dans un contenant fermé. Et là, je m'interroge sur les réactions chimiques que peut susciter le couple redox.

Par exemple, si j'utilise de l'eau salée, il est dit qu'une électrolyse effectuée avec ce constituant peut générer du dioxygène et du dihydrogène gazeux. Or j'ai cru comprendre que le dihydrogène peut s'avérer très explosif, ce qui me gênerait assez (notamment dans un contenant fermé, vous l'imaginez) ! Mais il y a une subtilité dans cette affirmation qui m'échappe. Il est dit que du dihydrogène se forme lorsqu'un courant électrique traverse le bain électrolytique. Et là, j'aimerais savoir si c'est valable lorsque :

1/ c'est le bain électrolytique qui constitue la source de courant
2/ c'est une source de courant qui est induite dans le bain électrolytique

Par ailleurs, y aura t-il un danger quelconque avec d'autres bains électrolytiques tels que :

1/ l'eau du robinet / de source
2/ le vinaigre
3/ un acide au PH élevé tel que le jus de citron (PH supérieur à 2)

Merci d'avance si vous pouvez m'éclairer, ne serait-ce que partiellement ! ;-)

Maurice
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Re: Electrochimie, pile redox : est-ce que ça peut exploser ?

Messagepar Maurice » 20 Mars 2020, 22:34

Bonjour,

Avant toute chose, il ne faut pas mélanger pile et électrolyse. Ce sont des concepts différents. Une pile est formée par deux plaques métalliques différentes trempant chacune dans une solution différente. Ces solutions ne sont pas "électrolytiques". Une pile produit du courant. Ce courant peut être envoyé dans un autre bac, dit d'électrolyse, contenant une solution unique dans laquelle trempent deux électrodes. Les électrodes sont en métal et peuvent être identiques. Dans ce bac, le courant provoque l'électrolyse, c'est-à-dire une décomposition de l'eau du bac ou des substances dissoutes dans cette eau. Le montage d'une pile et d'un électrolyseur peut paraître assez semblable. Mais une pile produit du courant, tandis qu'un bac d'électrolyse consomme du courant.

Toi, il semble que tu aies plongé tes deux plaques dans une seule et même solution, qui a été de l'eau ou du vinaigre. Avec ce montage, tu ne produiras jamais une tension bien élevée. D'abord, tu as choisi une électrode en aluminium, ce qui n'est pas un choix judicieux, car l'aluminium est recouvert d'une mince couche d'oxyde d'aluminium incolore, adhérent et isolant. Tu n'auras jamais un courant bien significatif avec de l'aluminium. Tu obtiens 0.44 Volt peut-être, mais le courant ne doit pas dépasser le milliampère. Tu aurais mieux fait de choisir un autre métal, comme le zinc ou le fer à la place de l'aluminium.

Mais quoi qu'il en soit, si une pile n'est faite qu'avec une seule solution, le métal de l'anode (fer, zinc, etc.) sera attaqué chimiquement même si la pile ne produit aucun courant. La pile se videra très vite, même si on ne l'utilise pas. En général, on désire des piles qui ne débitent du courant que quand on s'en sert. Pour cela, on trempe chaque électrode dans une solution contenant l'ion correspondant à la nature du métal. On trempe une plaque de cuivre dans une solution de sulfate de cuivre, et la plaque de zinc dans une solution de sulfate de zinc. On relie les deux solutions par un buvard, une membrane, une céramique poreuse, etc. Et là on atteint des tensions de 1.0 Volt, voire 1,1 V, et le courant peut être de 0.1 Ampère.

Une pile ne produira jamais d'Hydrogène ni d'Oxygène. Par contre l'électrolyse peut produire ces deux gaz. Et ces deux gaz mélangés sont explosifs. Mais il en faut déjà une bonne quantité pour qu'on s'en aperçoive. La plupart du temps, l'Hydrogène, sitôt créé, monte dans l'atmosphère jusqu'au plafond du labo, et disparaît, car c'est un gaz très très léger, plus léger que l'Hélium. Ce n'est pas facile de mélanger l'hydrogène et l'oxygène, pour provoquer une explosion. De toute façon, les électrolyses faites en classe dégagent vraiment peu d'hydrogène. Il faut une heure ou deux pour qu'on en recueille assez pour faire une explosion en classe.


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