Électrolyte

Un électrolyte est une substance conductrice, car elle contient des ions mobiles. Il existe des électrolytes liquides et solides. Les électrolytes liquides sont les électrolytes aqueux dans lesquels les ions proviennent d'un sel soluble et les sels fondus qui ne sont constitués que d'ions. Les électrolytes solides sont des cristaux dans lesquels certains ions sont mobiles ou des polymères comme ceux utilisés dans les membranes échangeuses d'ions.

Par exemple : le sel de table (chlorure de sodium, NaCl) qui se dissocie en ions, lorsque solubilisé dans l’eau. Une substance non-électrolyte ne conduit pas le courant électrique une fois dissoute dans l’eau. Par exemple: le sucre (comme le glucose) ne se dissocie pas en ions une fois solubilisé dans l’eau. Un courant est ainsi généré lorsqu’une charge est en mouvement. Traditionnellement l’électricité est générée par le mouvement des électrons. Le même principe s’applique ici, mais au lieu d’avoir des électrons en mouvement, ce sont des ions.

Historique

C'est le phénomène de dissociation électrolytique, dont la théorie a été formulée par Svante August Arrhenius en 1887 puis perfectionnée par Peter Debye et Erich Hückel, qui explique la conductibilité électrolytique. Cette théorie fut complétée par Gilbert Newton Lewis.

Ions et composés ioniques

Les atomes et les molécules sont électriquement neutres, mais ils peuvent être transformés en particules chargées électriquement appelées ions. Ces ions proviennent d’une substance dissoute dans l’eau qui s'est dissociée en cation(s) et en anion(s).

Dissociation électrolytique des substances en solution

Un électrolyte faible est une substance qui se dissocie partiellement dans l’eau. La solution elle-même porte le nom d’électrolyte faible. Les acides faibles, comme l’acide acétique dont seulement environ 1% des molécules se dissocient dans l’eau pour former des ions, sont des électrolytes faibles puisqu’ils ne sont pas totalement ionisés. Il y a aussi quelques sels qui forment des électrolytes faibles, comme le chlorure de mercure (II), puisqu’il ne s’ionise que partiellement en solution aqueuse.

Contrairement à un électrolyte faible, l’électrolyte fort s’ionise (se dissocie) presque totalement dans l’eau. La solution elle-même porte le nom d’électrolyte fort. Seulement quelques acides sont des électrolytes forts, tels que l'acide perchlorique. (HClO₄), l’acide nitrique (HNO₃), l’acide sulfurique (H₂SO₄), l’acide chlorhydrique (HCl), l’acide bromhydrique (HBr) et l’acide iodhydrique (HI).

La différence entre un électrolyte fort et un électrolyte faible se rapporte donc au degré de dissociation des substances dissoutes dans l’eau.

Conductibilité électrique

L’image représente un appareil qui sert à démontrer la conductibilité électrique des solutions. En utilisant cet appareil, on peut démontrer que les solutions aqueuses de certaines substances sont conductrices ou non d’électricité. Il s’agit de placer deux électrodes dans une solution x. Lorsque le circuit est fermé, la lumière reste éteinte si la solution ne conduit pas le courant et elle s’allume si elle laisse passer le courant. L’intensité lumineuse varie en fonction de la force de l’électrolyte.

appareil qui démontre la conductibilité électrique d'une solution

Électrolytes naturels

Certains électrolytes sont dits naturels. En effet, certains électrolytes sont présents dans le réseau sanguin. On parle alors d’électrolytes sanguins. D'autres sont présents dans la sueur, car elle contient des éléments électrolytiques, comme le potassium. Les électrolytes jouent un rôle très important dans notre organisme, ils en assurent le bon fonctionnement. Chacun de ces électrolytes a une fonction distincte et se retrouve à différents endroits, tels que le plasma sanguin ou le liquide interstitiel qui englobe les cellules et qui constitue le liquide extracellulaire.

Électrolytes les plus connus

• les solutions d'acide sulfurique des batteries au plomb ;
• les solutions de potasse 5 à 8M des batteries alcalines de types Ni-Cd ou Ni-MH ;
• les solutions de LiPF₆ dans des mélanges de solvants organiques de types « carbonates » des batteries lithium-ion;
• les solutions de sulfate de Cuivre, ou de Zinc ou de Nickel en milieu acide sulfurique utilisés pour les revêtements électrolytiques à anodes solubles ;
• les sels fondus à base d'alumine et de cryolithe pour l'électrosynthèse de l'Aluminium. (Voir l'article détaillé Réduction électrolytique de l'aluminium.)

Voir aussi

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