Principe de l'électrolyse de l'électrolyte de sulfate de cuivre

Électrolyse

L'électrolyse est un processus électrochimique par lequel un courant passe d'une électrode à une autre dans une solution ionisée qui est un électrolyte. Dans ce processus, les ions positifs ou cations se dirigent vers l'électrode négative ou cathode et les ions négatifs ou anions se dirigent vers l'électrode positive ou anode.

Avant de comprendre le principe de l'électrolyse, nous devrions savoir ce qu'est un électrolyte ou la définition d'un électrolyte

Définition d'un électrolyte

Un électrolyte est une substance chimique dont les atomes sont fortement liés ensemble par des liaisons ioniques, mais lorsque nous la dissolvons dans l'eau, ses molécules se séparent en ions positifs et négatifs. Les ions chargés positivement sont appelés cations tandis que les ions chargés négativement sont appelés anions. Les cations et les anions se déplacent librement dans la solution.

Principe de l'électrolyse

Dans les liaisons ioniques, un atome perd ses électrons de valence et un autre atome gagne des électrons. En conséquence, un atome devient un ion chargé positivement et un autre atome devient un ion négatif. En raison de charges opposées, ils s'attirent mutuellement et forment une liaison entre eux appelée liaison ionique. Dans la liaison ionique, la force agissant entre les ions est la force coulombienne, qui est inversement proportionnelle à la permittivité du milieu. La permittivité relative de l'eau est de 80 à 20oC. Ainsi, lorsqu'un composé lié ioniquement est dissous dans l'eau, la force de liaison entre les ions devient beaucoup plus faible et, par conséquent, ses molécules se séparent en cations et anions se déplaçant librement dans la solution.

Maintenant, nous allons immerger deux tiges métalliques dans la solution et appliquer une différence de potentiel électrique entre les tiges de manière externe à l'aide d'une batterie.

Ces tiges partiellement immergées sont techniquement appelées électrodes. L'électrode connectée au terminal négatif de la batterie est connue sous le nom de cathode et l'électrode connectée au terminal positif de la batterie est connue sous le nom d'anode. Les cations chargés positivement se déplacent librement et sont attirés par la cathode, tandis que les anions chargés négativement sont attirés par l'anode. À la cathode, les cations positifs prennent des électrons de la cathode négative et à l'anode, les anions négatifs donnent des électrons à l'anode positive. Pour prendre et donner continuellement des électrons respectivement à la cathode et à l'anode, il doit y avoir un flux d'électrons dans le circuit externe de l'électrolytique. Cela signifie que le courant continue à circuler autour de la boucle fermée créée par la batterie, l'électrolytique et les électrodes. C'est le principe de base de l'électrolyse.

Électrolyse du sulfate de cuivre

Lorsque du sulfate de cuivre ou CuSO4 est ajouté à l'eau, il se dissolve dans l'eau. Comme le CuSO4 est un électrolyte, il se sépare en Cu+ + (cation) et SO4 − − (anion) et se déplace librement dans la solution.

Maintenant, nous allons immerger deux électrodes en cuivre dans cette solution.

Les ions Cu+ + (cation) seront attirés vers la cathode, c'est-à-dire l'électrode connectée au terminal négatif de la batterie. En arrivant sur la cathode, chaque ion Cu+ + prendra des électrons et deviendra un atome de cuivre neutre.

De même, les ions SO4 − − (anion) seront attirés par l'anode, c'est-à-dire l'électrode connectée au terminal positif de la batterie. Donc, les ions SO4 − − se déplaceront vers l'anode où ils cèdent deux électrons et deviennent le radical SO4.

Mais comme le radical SO4 ne peut pas exister dans un état électriquement neutre, il attaquera l'anode en cuivre et formera du sulfate de cuivre.

Dans le processus ci-dessus, après avoir pris des électrons, les atomes de cuivre neutres se déposent sur la cathode. En même temps, le SO4 réagit avec l'anode en cuivre et devient du CuSO4, mais dans l'eau, il ne peut pas exister sous forme de molécules individuelles. Au lieu de cela, le CuSO4 se sépare en Cu+ +, SO4 − − et se dissout dans l'eau. On peut donc conclure que, lors de l'électrolyse du sulfate de cuivre avec des électrodes en cuivre, du cuivre se dépose sur la cathode et la même quantité de cuivre est retirée de l'anode. Si, pendant l'