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question d'electrochimie

Pour tout ce qui traite des expériences de chimie.
Moulin
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question d'electrochimie

Message par Moulin »

Bonjour,

Quelqu'un pourrait il me repondre precisement ?

J'ai une d'une part solution de chlorure ferrique et de chlorure de neodyme.

Par ailleurs je possede une alimentation dont le voltage est variable continuement de 0 a 30 volts.

Peut on a un certain voltage recueillir a la cathode exclusivement un metal.

J'ai achete quelques livres d'electrochimie pour pouvoir repondre a cette question ; j'ai trouve des equations de toute sorte et dans tous les sens mais jamais ce renseignement precisement.

Plus precisement, j'ai cru comprendre que le depot d'un metal a l'etat d'ion sur la cathode commencait a un certain voltage
Quand il y a deux metaux les voltages etant differents on peut pratiquer dans certains cas une sorte d'electrolyse fractionnee.

Merci
J-P Moulin
alexchimiste
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Re: question d'electrochimie

Message par alexchimiste »

Bonsoir,
Il est effectivement possible de réduire sélectivement un métal plutôt que l'autre, cela dépend effectivement de la tension imposée, mais également de la nature de la cathode choisie (fer, plomb, charbon, platine, etc...). Il est difficile de prévoir (à priori) quelle cathode employer. Dans tous les cas, la réduction des métaux non-nobles dans l'eau (fer et néodyme) pose problème dans la mesure ou leur potentiel standard est inférieur à celui du couple H+/H2, la faisabilité est alors fortement dépendante de la nature de la cathode (phénomène de surtension). Dans tous les cas, au vu des potentiels des couples impliquant le néodyme (de l'ordre de - 2 V) ce n'est pas envisageable pour celui la.
Par ailleurs, il va falloir débiter un sacré courant (intensité) pendant longtemps pour épuiser la solution (I = q*delta t). Il serait probablement plus judicieux d'envisager une séparation non électrolytique, par précipitation sélective, si les concentrations le permettent.
Moulin
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Re: question d'electrochimie

Message par Moulin »

Bonjour

Merci de ta réponse.

J'ai déjà isolé le néodyme du fer par voie chimique : précipitation par l'acide oxalique en milieu acide, le fer ne précipitant pas.

Mais ce que je voudrais, c'est voir si je peux isoler ou autrement dit faire cette séparation par voie électrolytique exclusivement que je trouve bien plus simple si on peut la faire.

Quant à la quantite de courant pour faire une électrolyse, j'y suis habitué, j'ai solubilisé déjà il y a trois ans de cela 200 grammes de baguettes de tungstène (thorié) ; je crois me souvenir que j'employais un courant de 3 ampères et que cela avait duré une quinzaine de jours.

Donc je réitère mes questions :

Peut on faire la séparation (oui/non)
Si oui a quel voltage commencer ?
Quel est le métal qui va se déposer en premier (Fe/Nd)?

si par bonheur le fer se déposait em premier, je prendrai comme cathode tout simplement un fil de corde à piano (fer très pur) ou un clou.
Sinon j'essairai le carbone, des baguettes de titane, j'appréhende le fait d'employer un fil de platine car j'ai peur de ne pouvoir récupérer ensuite mon electrode, je n'ai que deux fils de platine et je suis tres avare de leur utilisation.

Merci

J-P Moulin

PS : J'ai trouve le potentiel redox du couple Fe+++ /Fe
mais nulle part celui de Nd+++/Nd ni sur internet ni dans les livres notamment le Pascal sur les terres rares
alexchimiste
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Re: question d'electrochimie

Message par alexchimiste »

Bonjour,
Comme précisé dans mon précédent message c'est difficile à prévoir même si sur le papier ça fonctionne. Il est vraisemblable qu'en pratique ça ne puisse pas fonctionner.
Une seule certitude, le néodyme ne se déposera pas par voie électrolytique.
Si vous voulez absolument vous lancer la dedans, il vous faudra au moins une ddp d'1,5 V minimum, et peut être une cathode en plomb, permettra un dépôt sélectif du fer. La qualité du dépôt obtenu variera fortement avec l'intensité du courant, la température du bain et les autres ions présents en solution. Les résultats ne sont pas garantis.
Il est évident qu'il se dégagera du dichlore à l'anode :sgh07: :sgh06:
darrigan
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Re: question d'electrochimie

Message par darrigan »

Moulin a écrit :PS : J'ai trouve le potentiel redox du couple Fe+++ /Fe
mais nulle part celui de Nd+++/Nd ni sur internet ni dans les livres notamment le Pascal sur les terres rares
On trouve les potentiels suivants, sur cette page :
Image
Et pour le fer ici :
Image
Aide-toi et le forum t'aidera ! :mrblue:
Moulin
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Re: question d'electrochimie

Message par Moulin »

Chers amis

Merci de vos reponses, je vais maintenant faire l'essai ou les essais. Je vais employer des electrode de composition differente, cela ne coute pas grand chose.

Le neodyme reduit l'eau, je crois me souvenir et on obtiens je pense Nd (OH)3, de toute facon donc, on n'obtiendra pas du neodyme metal a la cathode.

La qualite du depot de fer m'importe peu, le but etant de l'eliminer

C'est pour cette meme raison que les aimants des disques durs sont proteges par une pellicule assez epaisse (0,3 mm) de nickel qu'il faut enlever soigneusement avant de les faire dissoudre dans HCl.
La dissolution des aimants laissant une poudre de bore au fond du becher, ce qui est toujours interessant pour nous les petits amateurs qui avons un mal de chien a nous procurer des produits.

Ce qui est sympatique dans cette manip, c'est que les ions ferriques sont de couleur rouille et donc je vais pouvoir voir pour le cas ou le fer se deposerait en premier, la couleur de ces ions disparaitre pour laisser apparaitre la couleur rose des sels de neodyme. J'ai donc (si cela marche) un indicateur visuel de la progression de la purification.

C'est la premiere fois que je vois du neodyme tetravalent

Amities et remerciements

J-P Moulin

PS : Je signale aux intervenants que l'on arrive tres bien par cette methode a regenerer du FeCl3 utilise pour dissoudre le cuivre pour faire des circuits imprimes.
La solution quand elle a servi a faire de nombreux circuits imprimes contient outre FeCl3 du CuCl2.

J'ai mis cette solution dans un becher deux clous enormes utilises par les charpentiers comme electrodes et un generateur de courant continu sur quelques volts, ; on voit des houpettes de cuivre se fixer a la cathode ; de temps en temps on releve le clou et l'on racle le cuivre jusqu' a ce que la solution de FeCl3 soit regeneree (ne contienne plus de chlorure cuivrique) sinon les houpettes decuivre tombent au fond du becher et l'operation d'extraction du cuivre n'a servi a rien.
Kevin
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Re: question d'electrochimie

Message par Kevin »

Utilise un solvant organique tel que la DMF ou l'acétonitrile! Tu devrais pouvoir y dissoudre tes sels métalliques!
Moulin
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Re: question d'electrochimie

Message par Moulin »

Cher Kevin.

Je ne comprends pas du tout ta reponse : Il ne s'agit pas de solubiliser des sels metalliques car FeCl3 et NdCl3 sont deja solubillises dans l'eau mais je me demandais si je ne pouvais pas separer le fer du neodyme (qui soint donc deja a l'etat de chlorure en solution) par voir electrolytique plus facilement que par voie chimique ce que je sais faire et que j'ai deja fait par ailleurs.

Amities

J-P Moulin
Kevin
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Re: question d'electrochimie

Message par Kevin »

Désolé de ma réponse tardive!

Les solvants organiques sont plus difficile à réduire ou à oxyder que l'eau. Le record est détenu par les liquides ioniques ou par l'acétonitrile (environs 6V séparent la réduction de l'oxydation de l'acétonitrile).

Cette très large plage permet d'atteindre des potentiels tels qu'il est possible de réduire un métal tel que le fer jusqu'à l'état de Fe(0). On évite également les problèmes de précipitations d'hydroxydes, etc.
Moulin
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Re: question d'electrochimie

Message par Moulin »

Merci Kevin.

J'ignorai totalement cette methode qui n'est pas écrite dans les livres consultes, il est vrai que mes livres datent.

Je vais bientot tenter cette petite experimentation.

Amities.

J-P Moulin
hadrien_f4inx
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Re: question d'electrochimie

Message par hadrien_f4inx »

Moulin a écrit :PS : Je signale aux intervenants que l'on arrive tres bien par cette methode a regenerer du FeCl3 utilise pour dissoudre le cuivre pour faire des circuits imprimes.
La solution quand elle a servi a faire de nombreux circuits imprimes contient outre FeCl3 du CuCl2.

J'ai mis cette solution dans un becher deux clous enormes utilises par les charpentiers comme electrodes et un generateur de courant continu sur quelques volts, ; on voit des houpettes de cuivre se fixer a la cathode ; de temps en temps on releve le clou et l'on racle le cuivre jusqu' a ce que la solution de FeCl3 soit regeneree (ne contienne plus de chlorure cuivrique) sinon les houpettes decuivre tombent au fond du becher et l'operation d'extraction du cuivre n'a servi a rien.
Peux-tu nous donner plus de détails sur cette méthode, éventuellement dans un autre post ? Ça m’intéresse beaucoup car, jusqu'à présent, je n'avais jamais vu aucune méthode satisfaisante pour se débarrasser de ce produit. Un vieux science et vie junior, du temps où il y avait une rubrique d'électronique, conseillait même, de mémoire, de diluer 40 fois et de jeter dans l'égout (sic !).

Sinon, il y a également un mélange d'attaque à base d'acide sulfurique et de peroxyde d'hydrogène dilués, mais je ne me souviens plus des détails.
ecolami
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Re: question d'electrochimie

Message par ecolami »

Bonsoir Thadrien,
Le mélange acide sulfurique et eau oxygénée est souvent employé: la vitesse d'attaque dépend de l'eau oxygénée. Les ions Cu II catalysent la destruction de l'eau oxygénée. Je ne sais pas s'il faut en conclure que des ajouts fractionnés d'eau oxygénée sont préférables. L'avantage de ce bain est de ne contenir qu'un seul métal et donc de réduire le poids des boues d'hydroxydes en fin de traitement du déchet.
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lordkevin
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Re: question d'electrochimie

Message par lordkevin »

Merci pour le post agréable ...
lord
Moulin
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Re: question d'electrochimie

Message par Moulin »

Cher Thadrien.

La methode pour regenerer FeCl3 qui a ete utilise de nombreuses fois (contenant du chlorure cuivrique ) pour faire des circuits imprimes est tres simple :

On met la solution dans un becher ou un pot a confiture.
On met diametralement oppose 2 tres gros clous de charpentier recourbes pour qu'ils tiennent tout seuls au bord du becher.
On connecte un des clous au la masse et l'autre au plus d'une alimentation de labo
On met quelques volts, je ne me souviens plus bien, disons entre 3 et 10 volts
D'habitude je mets en serie un amperemetre, de facon a avoir 1 ampere ou 2 maximum.
Des houppes de cuivre se forment a la cathode, de temps en temps (toute les 10 minutes par exemple) je releve le clou et le racle pour faire tomber le cuivre ainsi forme car sinon il tombe au fond du becher et se redissout dans FeCl3, ce qui annule les effets de l'operation.

L'operation doit prendre une heure ou deux.
Je pense que cela marche aussi avec un chargeur de batterie.
Le seul probleme est que FeCL2 est vraiment un vilain produit faisant des taches.



La methode de fabrication des circuits imprimes avec H2O2 se fait avec HCl et non H2SO4.
Je ne l'ai jamais employee car elle a ete decrite bien plus tardivement que celle au FeCl3(je suis tres vieux).

Il en existe bien d'autres, electronique pratique et Elektor ont consacres des articles a cela.

Je ne fais plus de circuits imprimes complexes, j'en ai fait a double face il y a longtemps avec du produit photo sensible insole par UV.
Actuellement je ne fais plus que des circuits assez grossiers peints avec du vernis a ongle. Sinon pour monter realiser des schemas un plus compliques ou il y a des circuits integres, j'emploie des plaques avec des trous ou des bandes de cuivre que je sectionne avec une petite fraise montee sur une toute petite perceuse, cela va vite.

Enfin, il existe une methode de remise a neuf des bronzes par electrolyse qui amene du metal au bronze (l'anode etait une partie massive en cuivre pur d'un klystron venant d'un four a micro onde et le liquide entre l'anode et la cathode etait rendu conductrice par des cristaux de soude Na2CO3) et qui est tres efficace, j'ai demonte une pendule ancienne et ai refait briller ses parties metalliques uniquement par cette methode.

Amities

J-P Moulin
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Re: question d'electrochimie

Message par chatelot16 »

l'iconvenient du perchlorure est de faire plus de dechet que HCl et eau oxygené ?

au contraire si on peut facilement recycler le perchlorure par elctrolyse , il ne produit plus de dechet du tout ! le perchlorure se concerve presque eternellement , même si je fait un circuit imprimé tous les 2 ans !

avec l'eau oxygéné c'est le contraire il faut tout jeter a chaque utilisation

je n'ai jamais essayé de recycler le perchlorure vu son faible prix neuf et ma faible consomation , mais vu la simplicité ça merite d'etre essayé

ça donne envie de faire une cathode tournante en forme de disque avec une raclette qui evacue le cuivre automatiquement
ecolami
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Re: question d'electrochimie

Message par ecolami »

Bonsoir,
@Moulin
je reste perplexe devant la méthodede rénovation des bronzes anciens: en effet tu décris une solution alcaline de carbonate dans laquelle le cuivre pourrait circuler sous forme d'ions lors d'une électrolyse. Or la solution de carbonate de sodium tend logiqument à précipiter du carbonate de cuivre sitôt que des ions Cu2+ apparaissent. Par contre la présence d'un complexant en mileu alcalin résoudrait ce problème et pourrait le cas échéant agir comme brillanteur.
@chatelot Tu as raison si l'élimination du cuivre ne pose pas plus de problèmes.
(remarque: ne pas mélanger le FeCl3 avec l'eau oxygénée: l'eau oxygénée est détruite et l'oxygène dégage.)
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Re: question d'electrochimie

Message par Moulin »

Cher Ecolami.

Eh oui, on peut se poser cette question et je me la suis posee quand j'ai lu l'article mais manifestement l'auteur avait realise ce qu'il decrivait et j'avais une horloge ancienne en pieces detachees et j'ai essaye et je peux te dire que cela marche, tres bien meme.

D'abord si je me souviens bien, les carbonates sont tous insolubles sauf les carbonates alcalins, je crois me souvenir que le carbonate de lithium n'est pas ou pas tres soluble.

Peut etre cette reaction CO3-- + Metal++ -> Metal CO3 qui precipite n'est t elle valable qu'en l'absence de champ electrique.


Quoiqu'il en soit, j'ai recherche et retrouve l'article : Radiofil numero 38 mai juin 2010 page 41 et 42.
Il y a la piece a renover a la cathode
L'electrode que l'auteur qualifie d'electrode sacrificielle (j'aime bien) a l'anode
Et entre les deux une solution de cristaux de soude (Na2CO3)
Il ne s'embarasse pas d'une alimentation regulee puisqu'il met un chargeur de batterie.
L'operation dure quelques minutes a une heure quand la piece est tres deterioree nous dit il.
Son exemple, photo a l'appui, porte sur un couvercle de transformateur d'alimentation en ferraille, completement pourri de rouille avant et ayant apres un aspect tres propre.
Ce qui est impressionant c'est qu'il n'y a pas de grattage ou un traitement quelconque avant cette electrolyse.

On peut faire ce type d'operation, dit l'article avec des pieces en etain, cuivre, argent ; j'ai fait la restauration des piece en bronze avec une anode de cuivre tres pur (piece de klystron). Le reultat etait que j'avais une pendule du XIX qui brillait ce qui est genant ; apres un an ou deux, la pendule est redevenue terne.
Il faut bien evidemment que l'electrode "sacrificielle" soit faite du meme metal qie la piece a restaurer.

Pour terminer je dirai que j'ai topujours la cuve (demie bidon en platique de 5 litres) l'est est evaporee et il y a au fond des cristaux transparents (avec efflorescence toutefois) de Na2CO3 et quelsques tres rares cristaux bleu verdatres (verdet ou carbonate de cuivre ?).

@chatelot

Je n'ai pas restaure FeCl3 par interet mais pour m'amuser, c'etait un essai dont je ne savais pas trop le resultat.
Je me suis souvenu apres le message d'hier qu'on pouvait aussi enlever le cuivre avec du persulfate d'ammonium, je n'ai jamais essaye.

Amities

J-P Moulin
chatelot16
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Re: question d'electrochimie

Message par chatelot16 »

Moulin a écrit : Je n'ai pas restaure FeCl3 par interet mais pour m'amuser
s'amuser est du plus grand interet !

surtout sur le forum de la chimie amusante !
hadrien_f4inx
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Re: question d'electrochimie

Message par hadrien_f4inx »

Salut,

Merci Moulin pour tes précisions.

Amitiés,
Hadrien
Verrouillé