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Concept
Électrolyse de l'eau
Résumé
L'électrolyse de l'eau est un procédé électrolytique qui décompose l'eau (HO) en dioxygène et dihydrogène gazeux grâce à un courant électrique. La cellule électrolytique est constituée de deux électrodes immergées dans un électrolyte (ici l'eau elle-même) et connectées aux pôles opposés de la source de courant continu.
vignette|Schéma du voltamètre d'Hoffmann utilisé pour l'électrolyse de l'eau.
vignette|Schéma fonctionnel de l’électrolyse.
La première électrolyse de l'eau a été réalisée le par deux chimistes britanniques, William Nicholson (1753-1815) et Sir Anthony Carlisle (1768-1840), quelques semaines après l'invention de la première pile électrique (publication soumise le ) par Alessandro Volta.
Onze ans auparavant J.R. Deiman et A. Paets van Troostwijk avaient déjà réalisé une électrolyse de l'eau au moyen d'une machine électrostatique et d'une bouteille de Leyde sans réussir à interpréter la réaction observée.
Le courant électrique dissocie la molécule d'eau en ions hydroxyde HO et hydrogène H : dans la cellule électrolytique, les ions hydrogène acceptent des électrons à la cathode dans une réaction d'oxydoréduction en formant du dihydrogène gazeux , selon la réaction de réduction :
2 H + 2 e ⟶ ,
alors qu'une oxydation des ions hydroxyde — qui perdent donc des électrons — se produit à l'anode afin de « fermer » le circuit électrique (équilibre de la réaction chimique en charges) :
2 ⟶ + 4 H + 4 e,
ce qui donne l'équation de décomposition par électrolyse suivante :
2 ⟶ 2 + .
La quantité de dihydrogène gazeux produite est donc équivalente à deux fois la quantité de dioxygène. Selon la loi d'Avogadro, le volume récupéré de dihydrogène produit est aussi deux fois plus important que celui de dioxygène.
La décomposition de l'eau en dihydrogène et dioxygène dans les conditions normales de température et de pression n'est pas favorisée thermodynamiquement, les potentiels standard des deux demi-réactions étant négatifs.
Anode (oxydation) : 2 ⟶ + 4 H + 4 e E = .
Cathode (réduction) : 4 H + 4 e ⟶ 2 E = .
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