équivalent électrochimique

L'équivalent électrochimique est une constante numérique qui indique combien de grammes d'un élément spécifique seront déposés ou dissous lorsqu'exactement un coulomb de charge électrique traverse un électrolyte. C'est le lien direct entre la quantité électrique et la masse chimique, et il est à la base des opérations de galvanoplastie, d'affinage et d'électro-extraction où un contrôle précis est essentiel.

La valeur est dérivée des lois de Faraday. Pour tout élément, l'équivalent électrochimique est égal à la masse atomique (en grammes) divisée par le nombre d'électrons transférés par atome multiplié par la constante de Faraday, qui est de 96 485 coulombs par mole d'électrons. Le cuivre, par exemple, a un équivalent électrochimique d'environ 0,000329 gramme par coulomb lorsqu'il est déposé sous forme de Cu2+ (deux électrons par atome). Le zinc se dépose à environ 0,000339 gramme par coulomb sous forme de Zn2+. L'argent est beaucoup plus lourd : 0,001118 gramme par coulomb pour Ag+. Ces chiffres sont absolus et reproductibles ; ils ne dépendent que de l'élément et de son état de valence ionique, et non de la température, du matériau de l'électrode ou de la densité de courant (dans des limites de fonctionnement raisonnables).

Application pratique et contrôle

Dans les ateliers de galvanoplastie, l'équivalent électrochimique est utilisé pour calculer l'épaisseur et la durée du dépôt. Si vous souhaitez plaquer 25 micromètres de cuivre sur une pièce en acier d'une surface de 0,5 mètre carré, vous devez d'abord trouver la masse nécessaire : 25 × 10^-6 m × 8900 kg/m3 × 0,5 m2 équivaut à environ 111 grammes. Divisez par l'équivalent électrochimique du cuivre (0,000329 g/C) pour obtenir 337 000 coulombs. À 100 ampères, cela représente 3370 secondes, soit environ 56 minutes. Ce calcul est la base du contrôle et de la prévisibilité du bain.

Le terme apparaît le plus souvent dans l'électro-affinage et l'électro-extraction, où les métaux de base sont purifiés ou extraits de solutions de minerai. Les opérateurs utilisent l'équivalent électrochimique pour relier l'ampérage, le temps et le rendement de pureté. Les écarts par rapport au dépôt théorique révèlent des réactions secondaires, des fuites de courant, un dégagement d'hydrogène ou une contamination de l'électrolyte. La valeur guide également les taux de consommation d'anode et les objectifs d'efficacité des cellules, qui sont essentiels pour le contrôle des coûts dans la production de métaux à grand volume.

L'équivalent électrochimique ne doit pas être confondu avec l'impédance électrochimique ou le potentiel d'électrode ; c'est un rapport masse/charge, et non une mesure d'énergie ou de résistance. C'est une constante de la nature pour chaque élément et paire de valence, publiée dans des tableaux, et utilisée comme norme de référence dans le contrôle qualité, la planification des travaux et le diagnostic des pannes dans les industries de la finition des métaux et du traitement chimique.