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Cuivrage électrolytique

Posté par
Toto005
19-04-13 à 10:52

Bonjour à tous,
je vous présente mon problème et ensuite les questions.

J'ai une solution de sulfate de cuivre (II) dans un bain électrolytique donc, avec deux électrodes, la cathode (-) et l'anode (+) , reliées à un générateur, un interrupteur et un ampèremètre.

Problématique :
Chaque poignée métallique de porte doit être recouverte d'une fine pellicule de cuivre pur Cu(s) de 0,1 mm d'épaisseur, la surface de la poignée étant de 45 cm².
Pour Cela, on peut réaliser un dépôt de cuivre sur une électrode en réalisant une électrolyse à part d'une solution d'ions cuivre II, Cu2+(aq).

Données :
Intensité du courant électrique : ne doit pas dépasser 2 A
Lorsqu'un courant électrique d'intensité I circule dans le circuit, une charge q = I t est transférée au niveau de chacune des électrodes.
La quantité, exprimée en mole, qui transitent dans le circuit a alors pour expression : n = (q) / (NA e ) avec NA : constante d'Avogadro 6,03. 1023 mol-1 et e : charge élémentaire = 1,6.10-19 C.


Travail à effectuer :
1/ En s'aidant d'un schéma, expliquer comment procéder pour obtenir le dépôt de cuivre pur désiré sur la poignée de porte.
2/ Evaluer, après avoir fait différentes hypothèses, la durée de cette opération.



pour la 1/, il me suffit de faire le schéma en ajoutant que la poignée de cuivre doit être la cathode (-). Et que le Cuivre de l'anode se désagrège pour venir se déposer sur la poignée de cuivre.
Et en mettant ses équations pour expliqué ce que je viens de dire :
A l'anode, le cuivre est oxydé selon la réaction : Cu → Cu2+ + 2 e-
A la cathode, les ions cuivre sont réduits : Cu2+ + 2 e- → Cu

pour la2/, je dois trouver la durée nécessaire pour faire le cuivrage demandé (0,1mm d'épaisseur sur une surfae de 45 m², mais je ne vois pas comment faire étant donné que je n'ai pas la valeur de n et de q.


Merci beaucoup pour votre aide par avance.

Posté par
Toto005
re : Cuivrage électrolytique 19-04-13 à 12:11

Ah je pense avoir trouvé pour la 2/ !!
Pouvez-vous me dire ce que vous en pensez svp ?

On sait que n = m/M et que = m/V

On obtient V = 0,1 mm 45 cm² = 4,5 . 10 -7 m3 en convertissant.

et on sait que cuivre = 8990 kg/m3

donc m = V = 8990 4,5 . 10 -7 = 4,0455 g

On a donc n = m/M = 4,0455 / 63,5 = 6.37 . 10 -2 mol avec M la masse molaire du cuivre.

On a donc : n = q / (NA e) = (I t) / (NA e)
et donc t = [n(NA e) / I = 3072 s = 51 min 13 s .

Qu'en dîtes-vous ?

Posté par
Moustikipic
re : Cuivrage électrolytique 19-04-13 à 13:46

Bonjour,
Je suis d'accord avec ton raisonnement, mais il y a confusion entre quantité
d'électrons transitant dans le circuit pendant l'électrolyse et quantité d'ions
cuivre réduits : pour un ion cuivre réduit il y a consommation de 2 électrons à
la cathode. Il y a donc un facteur 2 à prendre en compte.

Posté par
Toto005
re : Cuivrage électrolytique 19-04-13 à 13:57

Ah oui en effet !

A cause de l'équation à la cathode Cu + 2e- Cu

Donc n Cu = 1/2 ne

J'ai donc finalement t = [ n(NA e) ] / 0,5 I  = 6139 s en arrondissant , ce qui fait 1,7053 h = 1h 42 min 19 s

Ceci m'a l'air plutôt crédible, non ?

Posté par
Moustikipic
re : Cuivrage électrolytique 19-04-13 à 15:12

C'est bon pour moi.



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