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Etude de quelques principes d’élaboration des métaux
Utilisation des courbes intensité-potentiel : application à la préparation du zinc par électrolyse.
On signale l’existence de courants limites de diffusion. Les connaissances contenues dans cette partie
ne peuvent faire l'objet d’aucune épreuve d’évaluation
1. Aspect thermodynamique : E-pH
2. Aspect cinétique : courbes i-E et applications
Réaction possible spontanément ou non ? Réponse E-pH, prévision de la
thermodynamique
Si elle est impossible…elle est impossible !
Si elle est possible… elle est peut-être lente
Mesure de la vitesse : relation cinétique / flux d’électrons / courant électrique
1. Cellule galvanique
Définition
Rappel : les 3 types d’électrodes
Réactions aux électrodes : demi-équation rédox «réelle»
Nom des électrodes
Sens du courant, signe conventionnel
Électrode
Réaction
Courant conventionnel
(entrant)
Anode
Oxydation
>0
Cathode
Réduction
<0
2. Cinétique des réactions aux électrodes
2.1. Vitesse de réaction et courant d’électrode
Proportionnali
Densité de courant : définition, intérêt
2.2. Réaction thermodynamiquement permise
E > ENernst : oxydation, intensité positive, comportement anode
E < ENernst : réduction, intensité négative, comportement cathode
2.3. Diagramme intensité-potentiel : présentation
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3. Courbe intensité-potentiel
3.1. Tracé expérimental
Le montage à 3 électrodes : travail, contre électrode, référence
3.2. Observations
Système lent, système rapide.
Surtensions anodique et cathodique
Courant d’échange
Facteurs dont dépendent ces grandeurs.
Système avec ou sans palier de saturation.
Les deux étapes, courant limite de diffusion.
Avec ou sans palier ?
Additivité des courants d’électrode : le mur du solvant
3.3. Utilisation : prévision de la vitesse des réactions.
Circuit fermé : relation entre les intensités, entre les densités de courant
Fonctionnement spontané
Avec circuit électrique : Icc, tension à vide, évolution quand la
pile débite, pile usée.
Contact direct en l’absence de métal : j ? S ? I ?
Fonctionnement en électrolyseur
Tension minimale de fonctionnement
I augmente avec E, mais…
Courbes avec palier de saturation
Cas où plusieurs couples peuvent intervenir : cf. métallurgie
du zinc, analyse du E optimal
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4. Obtention du zinc par électrolyse
4.1. Solution, électrodes
4.2. Réactions à envisager
4.3. Grandeurs thermodynamiques et cinétiques
4.4. Mise en oeuvre
5. Application à la corrosion de l’acier
5.1. Corrosion uniforme
définition
influence du pH
potentiel mixte
5.2. Corrosion non uniforme
par hétérogénéité du réactif
par hétérogénéité du métal
o défauts chimiques
o défauts physiques en surface
5.3. La rouille
5.4. Protection par le zinc
justification thermodynamique
étude cinétique : l’acier est protégé, le zinc est sacrifié
mise en œuvre
comparaison des types de protection contre la corrosion
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