Électrolyse de l'eau

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Schéma de l'électrolyse de l'eau

Cette expérience permet de dissocier l'eau en dioxygène et dihydrogène par électrolyse. Deux tests pourront êtres effectués pour montrer la présence de ces deux gaz.

Difficulté	Recherche des réactifs	Fabrication de l'électrolyseur	Dangerosité	Durée
Facile	Très facile	Difficile	Moyen	30min

Matériel

• 1 électrolyseur
• de l'eau distillée ou déminéralisée (quantité suffisante pour remplir votre électrolyseur)
• quelques grains d'hydroxyde de sodium (facultatif mais très fortement conseillé)
• des tubes à essais ou un équivalent comme des petites boites de tic-tac par exemple
• un système de pinces pour fixer les tubes à essais ou de la patience et une main à défaut

Précautions

• Ne pas tenter de récupérer de grandes quantité de gaz durant l'expérience pour faire les tests dessus. Un tube à essai suffit et n'est pas dangereux.
• Ne jamais mélanger les deux gaz !!!
• Attention à ne pas créer de court-circuit entre de l'eau qui et les fils électriques.

Manipulation

1. Remplir la cuve à électrolyse avec l'eau. Le niveau de l'eau doit être au dessus des électrodes.
2. Tapisser le fond de la cuve de quelques grains de soude.
3. Fixer un tube à essai retourné (ou équivalent) et rempli d'eau sur chaque électrode. A défaut, les tenir à la main.
4. Brancher la pile ou le générateur.
5. Des bulles se dégagent des deux électrodes et remplissent les tubes.
6. Une fois les tubes à essai asssez remplis (après beaucoup de temps s'il n'y avait pas de soude), les récupérer en les bouchant avec le pouce pour que le gaz ne s'échappe pas.
7. Tests caractéristiques des gaz :
   • Pour le tube à la cathode (borne - de la pile), placer une allumette enflammée à l'ouverture du tube en retirant rapidement le pousse. Une petit explosion a lieu (bruit d'un aboiement appelé "jappement"). Voir explications.
   • Pour le tube à l'anode (borne + de la pile), placer une allumette incandescente à l'ouverture du tube en retirant rapidement le pousse. L'alumette se ravive. Voir explications.

Explications

• Une réaction d'oxydoréduction (dismutation) a lieu dans l'électrolyseur :
  • A l'anode : oxydation de l'eau <math>2H_2O_{(l)} \rightarrow O_2_{(g)} + 4H^+_{(aq)} + 4e^-</math>
  • A la cathode : réduction de l'eau <math>4H_2O_{(l)} + 4e^- \rightarrow 2H_2_{(g)} + 4HO^-_{(aq)}</math>
  • Bilan : <math>2H_2O_{(l)} \rightarrow 2H_2_{(g)} + O_2_{(g)}</math>

• A l'anode, on a donc produit de dioxygène O₂. Le dioxygène est un gaz comburant, c'est-à-dire qu'il favorise la combustion des matériaux. Lorsque l'on met en présence du dioxygène et une allumette tout juste éteinte, l'allumette se remet à brûler.
• A la cathode, on a donc produit du dihydrogène H₂. Le dioxygène est un gaz explosif. La flamme de l'allumette engendre la détonation (explosion du dihydrogène).

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