Présentation

Article

1 - ASPECTS THÉORIQUES

2 - APPLICATIONS

3 - CONCLUSION

4 - GLOSSAIRE

5 - NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : COR930 v2

Glossaire
Cinétique électrochimique dans les systèmes inorganiques

Auteur(s) : Didier DEVILLIERS

Relu et validé le 01 mars 2021

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Avant d'aborder l'étude de la cinétique d'une réaction électrochimique, il est essentiel de décrire tout d'abord le système à l'équilibre. Cet article rappelle quelques notions de thermodynamique. Ensuite, sont rassemblées les définitions précises des grandeurs couramment utilisées en cinétique électrochimique, leur signification physique et les applications principales qui en découlent en électroanalyse, en corrosion et dans les procédés industriels. Les propos sont illustrés par une série d'exemples et une compilation de données expérimentales utiles à l'ingénieur. Enfin, sont décrites les principales techniques électrochimiques disponibles pour les expérimentations.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

The equilibrium state of an electrochemical system is first described. The kinetics of an electrochemical reaction are then specifically addressed. The definitions of quantities commonly used in electrochemical kinetics are then given, together with their physical meaning and their main applications in electroanalysis, corrosion and industrial processes. The article is illustrated by a series of examples, and gives tables of experimental data useful for engineers. Lastly, the main experimental electrochemical techniques are described.

Auteur(s)

INTRODUCTION

La cinétique joue un rôle essentiel en industrie électrochimique préparative, dans le domaine des générateurs électrochimiques, en électroanalyse et en corrosion, mais elle n'est pas d'un abord facile, les équations mises en jeu rebutant parfois les néophytes. Les mécanismes réactionnels sont souvent complexes et peuvent faire intervenir une succession d'étapes électrochimiques ou chimiques. La plus lente d'entre elles (appelée étape cinétiquement déterminante) impose la cinétique globale. Par ailleurs, il faut avoir en mémoire qu'au contraire des réactions chimiques qui ont lieu dans tout le volume d'un réacteur, les réactions électrochimiques ont lieu à la surface d'une électrode. Leur cinétique dépendra donc aussi de la vitesse de transport de la matière électroactive entre le cœur de l'électrolyte et l'électrode.

Les réactions d'oxydation ou de réduction des composés organiques, étudiées en électrochimie moléculaire, font souvent intervenir des intermédiaires réactionnels à courte durée de vie. Leur mise en évidence nécessite des techniques sophistiquées. Dans le cadre de cet article, nous nous sommes focalisés sur les systèmes inorganiques pour deux raisons : d'une part, ils donnent souvent lieu à des mécanismes plus simples ; d'autre part, les exemples cités seront d'une plus grande utilité pour l'ingénieur. En effet, les grands procédés industriels actuels relèvent essentiellement du domaine de l'électrochimie inorganique, même si certains composés organiques à haute valeur ajoutée peuvent être synthétisés par électrochimie.

Il est très simple de mesurer une vitesse de réaction électrochimique : un simple ampèremètre suffit, puisque la vitesse est proportionnelle au courant électrique qui s'écoule. Étudier la cinétique d'une réaction électrochimique en fonction du potentiel appliqué à l'électrode revient ainsi à tracer une courbe « courant-potentiel ».

Dans cet article, quelques notions de thermodynamique sont d'abord rappelées. Ensuite, les définitions précises des grandeurs couramment utilisées en cinétique électrochimique, leur signification physique et les applications principales qui en découlent en électroanalyse, en corrosion et dans les procédés industriels, sont exposées. Les équations des courbes I-E stationnaires, c'est-à-dire indépendantes du temps, sont décrites en détail, car elles constituent la base nécessaire de cinétique électrochimique, que l'ingénieur doit connaître avant de tenter de décortiquer les mécanismes élémentaires par le biais de l'étude aux temps courts des phénomènes transitoires. Ces derniers sont abordés sommairement en fin d'article. Les propos sont illustrés par une série d'exemples et une compilation de données expérimentales utiles à l'ingénieur. Enfin, les principales techniques électrochimiques disponibles pour les expérimentations sont également décrites.

Les données thermodynamiques, pour un système rédox donné, sont généralement facilement accessibles dans la littérature. Il n'en est pas de même pour les données cinétiques, car elles dépendent du milieu réactionnel et du matériau d'électrode.

Des tableaux de notations et symboles, ainsi que des listes d'abréviations et d'indices sont présentés au paragraphe 5 de l'article.

Ces tableaux, qui résultent d'un choix nécessairement arbitraire, contiennent une sélection de données numériques extraites de la littérature. Le lecteur est invité à s'y référer pour y trouver certaines données cinétiques sur les systèmes inorganiques.

Des ouvrages généraux sont également cités en partie documentation. Si le renseignement recherché par le lecteur ne figure pas non plus dans ce choix d'ouvrages, la consultation d'une revue spécialisée sera nécessaire. La lecture de cet article lui sera néanmoins utile pour éviter certains écueils liés à l'interprétation et à l'utilisation des données de la littérature spécialisée. Les écarts entre les résultats publiés par différents auteurs prouvent, s'il en est besoin, que les conditions opératoires doivent être rigoureusement contrôlées pour assurer des résultats reproductibles dignes de confiance : purification de l'électrolyte, préparation de la surface de l'électrode (polissage, orientation cristalline...).

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

corrosion   |   equation of current-potential   |   electroanalysis   |   electrochemical cells   |   electrochemistry   |   kinetics

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-cor930


Cet article fait partie de l’offre

Corrosion Vieillissement

(96 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

4. Glossaire

chronoampérométrie ; chronoamperometry

Technique électrochimique qui consiste à appliquer un potentiel constant à une électrode de travail et à mesurer, en fonction du temps, la variation de courant qui en résulte.

chronopotentiométrie ; chronopotentiometry

Technique électrochimique qui consiste à appliquer un courant constant à une électrode de travail et à mesurer, en fonction du temps, la variation de potentiel qui en résulte.

convection ; convection

Transport de matière en solution dû à un mouvement dans l'électrolyte. On distingue la convection forcée (agitation de la solution, électrode tournante) et la convection libre (gradient de densité dans la solution, par exemple à l'occasion d'un dégagement gazeux ou d'une variation locale de température).

diffusion ; diffusion

Transport de matière (particules chargées ou non) dû à un gradient de potentiel chimique (ou un gradient de concentration) en solution.

migration ; migration

Transport de particules chargées (ions) dû à un gradient de potentiel (champ électrique) en solution.

polarographie ; polarography

Technique électroanalytique consistant à tracer des courbes courant-potentiel en utilisant une électrode de travail en mercure.

potentiostat ; potentiostat

Dispositif électronique (générateur) qui permet d'imposer une valeur de potentiel, constante ou variable, entre une électrode de travail et une électrode de référence. Une troisième électrode (contre-électrode) est nécessaire pour que le courant s'écoule dans le circuit.

surtension ; overpotential, overvoltage

Différence entre le potentiel d'une électrode qui est le siège d'un courant non nul et son potentiel d'équilibre.

voltampérométrie à balayage linéaire de potentiel ; linear sweep voltammetry

Technique électrochimique qui consiste à appliquer à une électrode de travail un potentiel E variant linéairement avec le temps et à mesurer le courant I qui en résulte. La courbe I -E obtenue est un voltammogramme.

HAUT DE PAGE

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Corrosion Vieillissement

(96 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Glossaire
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BARD (A.J.), FAULKNER (L.R.) -   Electrochemical methods (méthodes électrochimiques).  -  2e édition, J. Wiley, New York, 833 p. (2001).

  • (2) - BARD (A.J.) éd -   Encyclopedia of electrochemistry of the elements (Encyclopédie de l'électrochimie des éléments).  -  M. Dekker, New York, vol. IX-A, 612 p. (1982).

  • (3) - KORTUM (G.) -   Treatise on electrochemistry (Traité d'électrochimie).  -  2e édition, Elsevier, Amsterdam, 637 p. (1965).

  • (4) - PARSONS (R.) -   Handbook of electrochemical constants (Manuel de constantes électrochimiques).  -  Butterworths, Londres, 113 p. (1959).

  • (5) - MEITES (L.) -   Polarographic techniques (Techniques polarographiques).  -  Interscience Publishers, Inc., New York, 317 p. (1955).

  • (6) - BARD (A.J.)...

1 Principales revues scientifiques dédiées à l'électrochimie

Bioelectrochemistry

Corrosion Science

Electroanalysis

Electrochemical communications

Electrochimica Acta

Journal of Applied Electrochemistry

Journal of Electroanalytical Chemistry

Journal of Power Sources

Journal of the Electrochemical Society

Journal of Solid State Electrochemistry

HAUT DE PAGE

2 Sites web

Site de la Société chimique de France (cf. Division « Chimie Physique », subdivision « Électrochimie ») http://www.societechimiquedefrance.fr

Site de l'ISE (International Society of Electrochemistry), Lausanne (Suisse) http://www.ise-online.org

Site de l'ECS (The Electrochemical Society), Pennington, N.J. (États-Unis) http://www.electrochem.org

Site du CEFRACOR (Centre français de l'anticorrosion) http://www.cefracor.org

Site du CFPC (Conseil Français pour la Protection Cathodique), département spécialisé du CEFRACOR http://www.protectioncathodique.net

Site CultureSciences-Chimie, hébergé...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Corrosion Vieillissement

(96 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS