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ÉLECTROCHIMIE

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L'électrochimie décrit les relations mutuelles de la chimie et de l'électricité ou, mieux, des phénomènes couplés à des échanges d'énergie électrique. Ainsi, la presque totalité de la chimie, du fait de l'importance de la distribution et de la variation des charges électriques dans la matière, peut relever peu ou prou de l'électrochimie.

Prise au sens le plus large, cette science ne peut apparaître comme une discipline spécialisée. Elle est de plus en plus de nature interdisciplinaire et comprend les transferts d'électrons à travers les membranes en chimie et en biologie, la formation et le comportement des matériaux, le stockage de l'énergie, les sciences de l'ingénieur, la synthèse, etc. En d'autres mots, la connaissance de l'électrochimie sera nécessaire à la compréhension des phénomènes à l'intérieur de phases le plus souvent à conduction ionique et des interphases qui leur sont associées.

L'électrolyse apparaît, quant à elle, comme la mise en œuvre d'une réaction non favorisée sur le plan thermodynamique et impliquant le transfert d'électrons au moyen d'un courant électrique. Dans ces conditions, une cellule d'électrolyse – ou électrolyseur – peut être considérée comme équivalente à une pile mais, dans ce cas, le courant est inversé à l'aide d'un générateur externe.

Électrochimie cinétique et électrochimie ionique

Classiquement, on convient de scinder l'électrochimie en deux sous-disciplines apparemment distinctes. Tout d'abord, l'électrochimie peut décrire les phénomènes de transport de charge et de matière ainsi que les réactions chimiques associées à une interface entre un conducteur ionique et un conducteur électronique. Cela constitue l'électrochimie dite aux électrodes ou électrochimie cinétique. Le potentiel électrique pris ou imposé à chacune des électrodes implique vis-à-vis de l'électrolyte et des produits chimiques ou ions associés des transferts de charge ou d'électron. Ce transfert de charge provoque donc, ipso facto, une perturbation de la nature chimique de l'interface.

D'autre part, l'électrochimie dite ionique a pour but essentiel l'étude des solutions électrolytiques. Les réactions sont souvent négligées et on ne prend en compte que les états d'équilibre. Cette discipline, appelée également thermodynamique des solutions électrolytiques, tente donc de décrire plus parfaitement l'état d'équilibre électrostatique de particules dissociées, donc chargées, associées le plus souvent à un réseau hôte rigide (électrolytes solides) ou mobile (cas des solutions de sels minéraux dans l'eau).

Le fait d'associer sous le même vocable « électrochimie » l'étude des réactions de transfert de charge à des interfaces conductrices et celle des équilibres des ions en solution peut paraître curieux. Cela découle d'une tradition vieille de plus d'un siècle, puisque la dissociation des électrolytes en ions semblait devoir découler du passage du courant électrique. De fait, la notion d'électrochimie repose sur la connexion d'au moins deux phases conductrices, l'une électronique (électrode), l'autre ionique (électrolyte liquide le plus souvent).

Les développements

L'électrochimie semble avoir, en raison de sa nature pluridisciplinaire, une histoire complexe. Citons d'abord l'expérience célèbre de la grenouille disséquée par Luigi Galvani en 1791 : le nerf mis en contact avec un influx électrique produisit de fortes contractions du muscle, c'est l'électricité « animale ». Le début du xviiie siècle est marqué par la première pile électrique d'Alessandro Volta, puis par l'établissement des lois de rendement électrique par Michael  Faraday : une quantité d'électricité de 96 500[...]

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Pour citer cet article

Jacques SIMONET. ÉLECTROCHIMIE [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Article mis en ligne le et modifié le 10/02/2009

Médias

Potentiels standards - crédits : Encyclopædia Universalis France

Potentiels standards

Interphase métal-électrolyte liquide - crédits : Encyclopædia Universalis France

Interphase métal-électrolyte liquide

Pile en régime galvanique - crédits : Encyclopædia Universalis France

Pile en régime galvanique

Autres références

  • ANALYTIQUE CHIMIE

    • Écrit par et
    • 8 885 mots
    • 4 médias
    Les méthodes électrochimiques sont basées sur des réactions d'oxydoréduction. Elles mettent en jeu des échanges d'électrons. Un oxydant est une molécule ou un ion capable de capter un ou plusieurs électrons. En revanche, un réducteur est une molécule ou un ion qui peut donner un...
  • AUTOMOBILE - Défis

    • Écrit par , , , , et
    • 11 590 mots
    • 8 médias
    Qu'est ce qu'une pile à combustible ? C'estun dispositif électrochimique qui utilise directement l'énergie dégagée par une réaction chimique pour la transformer en énergie électrique. Par exemple, la recombinaison de l'hydrogène avec l'oxygène de l'air se fait sur des électrodes en produisant un...
  • BECQUEREL ANTOINE CÉSAR (1788-1878)

    • Écrit par
    • 344 mots

    Ancien élève de l'École polytechnique (où il entre en 1806), sorti dans le corps des ingénieurs militaires, Becquerel, après la chute de Napoléon, se consacre uniquement à la science et il est le premier à occuper la chaire de physique au Muséum d'histoire naturelle de Paris (1838). Il est le chef...

  • BERZELIUS JÖNS JACOB (1779-1848)

    • Écrit par
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    • 1 média
    Lafascination qu'exerçaient, à la fin du xviiie siècle, les phénomènes électriques est à l'origine de plusieurs tentatives d'interprétation de l'affinité chimique. Ritter avait remarqué que la sériation des métaux par Volta, dans l'ordre des tensions de contact, coïncide avec la série des affinités...
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