Forcer l'évolution d'un système chimique

L'électrolyse est un exemple de comment on peut forcer l'évolution d'un système chimique dans un sens non naturel. En appliquant un courant électrique, on peut surmonter la barrière thermodynamique et produire des réactions qui ne se produiraient pas spontanément.

Definition: Électrolyse au tampon - Technique utilisant une solution tampon pour maintenir un pH constant pendant l'électrolyse.

Dans le cas de l'électrolyse de l'eau, on part d'un système à l'équilibre et on le force à évoluer dans le sens de la décomposition de l'eau. Cela se traduit par un quotient de réaction final (Qr,f) supérieur à la constante d'équilibre (K).

Highlight: La formule du rendement d'électrolyse compare la quantité de produit obtenue à la quantité théorique calculée.

Un exemple pratique est donné pour calculer les volumes de gaz produits lors d'une électrolyse avec un courant de 0,500 A pendant 5,0 min :

1. Calcul de la capacité : Q = I × Δt = 0,5 × 300 = 150 C
2. Nombre de moles d'électrons : n(e⁻) = Q / (NA × e) = 1,56 × 10⁻³ mol
3. Quantité de produits : n(H₂) = n(e⁻) / 2 = 7,8 × 10⁻⁴ mol
4. Volume de gaz : V(H₂) = n(H₂) × Vm = 18,7 mL (à 25°C)

Example: Pour l'oxygène, le volume produit sera la moitié de celui de l'hydrogène, soit 9,36 mL.

Ces calculs démontrent comment la quantité d'électricité (Q) est liée à la quantité de matière d'électrons et aux volumes de gaz produits, illustrant l'application pratique des principes de l'électrolyse.