Spé. Physique-Chimie · Terminale · cours rédigé et vérifié par Claryo, conforme au Bulletin officiel
Une électrolyse est une transformation forcée : un générateur extérieur impose à un système d'oxydoréduction d'évoluer dans le sens inverse de son évolution spontanée. Contrairement à une pile, qui produit de l'énergie électrique à partir d'une transformation spontanée, l'électrolyse consomme de l'énergie électrique pour réaliser une transformation chimique qui ne se ferait pas seule.
Comme dans une pile, l'oxydation se produit à l'anode et la réduction à la cathode. Mais la polarité s'inverse, car c'est le générateur qui commande : l'anode est reliée à la borne positive du générateur, la cathode à la borne négative. Le générateur impose le sens de circulation des électrons et donc force les demi-réactions.
Le lien quantitatif essentiel est la loi de Faraday : la quantité de matière transformée à une électrode est proportionnelle à la charge ayant circulé, via n(e^-) = \dfrac{I\,\Delta t}{F}. C'est ce qui permet, en galvanoplastie, de contrôler très précisément la masse de métal déposée en fixant le courant et la durée.
On repère que l'anode (oxydation) est reliée au + du générateur et la cathode (réduction) au -. On écrit les demi-équations aux électrodes en cohérence. Pour un bilan de matière, on déroule la chaîne Q = I\,\Delta t \rightarrow n(e^-) = Q/F \rightarrow n(\text{métal}) \rightarrow m = nM. Pour trouver une durée, on inverse : \Delta t = Q/I après avoir calculé Q à partir de la masse visée.
Ne pas inverser la polarité : en électrolyse, l'anode est positive (à l'inverse de la pile). Toujours convertir la durée en secondes. Respecter le nombre d'électrons z de la demi-équation pour passer de n(e^-) à la quantité de métal (ex. z = 2 pour Cu^{2+}, z = 1 pour Ag^+). Vérifier que les volumes gazeux respectent les rapports stœchiométriques des demi-équations.
Énonce clairement la différence pile/électrolyse en ouverture : pile spontanée et productrice, électrolyse forcée et consommatrice, avec inversion de polarité de l'anode. Maîtrise la chaîne de calcul de la loi de Faraday dans les deux sens (masse à partir de la durée, durée à partir de la masse). Cite l'argenture ou la production de dihydrogène comme application concrète et souligne l'intérêt du contrôle de la charge.