ÉLECTROCHIMIE
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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Écrit par
- Jacques SIMONET : directeur de recherche au C.N.R.S.
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Médias
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Interphase métal-électrolyte liquide
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