Cellule électrolytique électrodes Nickel-Cuivre : oxydation à l'anode
Dans une cellule électrolytique avec électrodes nickel et cuivre, la réaction d'oxydation se produit à l'anode (borne positive en électrolyse). L'espèce oxydée dépend du matériau électrode et composition électrolyte.
Hypothèses Configuration Standard
- Anode : Électrode Nickel (Ni)
- Cathode : Électrode Cuivre (Cu)
- Électrolyte : Solution aqueuse, typiquement NiSO₄, CuSO₄, ou mélange
- Tension externe : Appliquée > potentiel décomposition
Oxydation à l'Anode Nickel
Réaction principale :
Ni(s) → Ni²⁺(aq) + 2e⁻ E° = -0,25 V (vs EHS)
Le métal nickel perd des électrons, se dissout en ions Ni²⁺ dans la solution. C'est la réaction visée en nickelage/électroraffinage nickel.
Réactions Anodiques Concurrentes
| Oxydation Possible | Réaction | E° (V) | Condition |
|---|---|---|---|
| Oxydation eau | 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ | +1,23 | pH haut, [Ni²⁺] bas, surpotentiel haut |
| Oxydation hydroxyde | 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻ | +0,40 | Solution alcaline |
| Oxydation chlorure | 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ | +1,36 | Si Cl⁻ présent (ex. électrolyte NiCl₂) |
Dans conditions nickelage typiques (bain Watts : NiSO₄·6H₂O, NiCl₂·6H₂O, H₃BO₃, pH 3,5‑4,5), la dissolution nickel domine grâce à cinétique favorable et contrôle potentiel appliqué.
À la Cathode Cuivre (Réduction)
Ni²⁺(aq) + 2e⁻ → Ni(s) (nickelage sur cuivre) Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (si Cu²⁺ en solution) 2H⁺ + 2e⁻ → H₂(g) (évolution hydrogène, réaction parasite)
Implications Pratiques
- Consommation anode : Anode nickel se dissout, réapprovisionne Ni²⁺ — remplacement périodique requis
- Sacs anode : Sacs tissu récupèrent boues anode (impuretés insolubles)
- Rendement courant : 90‑97 % nickel (évolution H₂ perte principale)
- Passivation : Film anode si densité courant trop faible ou Cl⁻ insuffisant
Si Électrodes Inversées (Anode Cu, Cathode Ni)
Cuivre s'oxyde préférentiellement :
Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ E° = +0,34 V
Cuivre se dissout ; nickel plaque sur cathode nickel. Utilisé en électroraffinage cuivre.
En résumé : Avec anode Ni/cathode Cu en électrolyte nickel, le métal nickel s'oxyde en Ni²⁺ à l'anode.