Électrodéposition

[quentief]

Bonsoir les chimistes !

Je publie ce post pour vous demander quelques informations sur un procédé électrochimique de fabrication de pièces métalliques : l'électrodéposition . Ce procédé m'intéresse beaucoup et j'aimerais beaucoup essayer de réaliser quelques pièces métalliques par cette technique .
J'ai également vu de nombreux Youtubeurs et autres blogueurs publier leur créations sur internet : des bijoux en cuivres incrustés de cristaux, je trouve ça magnifique !

J'aimerais essayer avec d'autres métaux, comme le Fer pour commencer . J'ai déjà réussi à récupérer une alimentation de PC mais je voudrais votre avis sur le composition de l'électrolyte : dois je impérativement utiliser une solution acide (PH inférieur à 2 de façon à avoir une prédominance en ions Fe3+) ou bien est ce que de l'eau salée suffit ? Je ne comprends pas très bien comment cela fonctionne.

Merci d'avance !

[Maurice]

Bonsoir,

On peut déposer du cuivre métallique par électrolyse de solutions de sulfate de cuivre. Cela va très bien.
Mais on en peut pas déposer du fer par électrolyse. Si on essaie de le faire, le fer métallique s'oxyde tout de suite en réagissant avec l'eau, ce qui forme de l'hydroxyde de fer et de l'hydrogène H2 gazeux. On peut aussi dire que l'eau se réduit avant les ions de fer, et cela forme des ions OH- et du gaz H2.

[darrigan]

Juste par curiosité, pourrait-on utiliser un autre solvant que l'eau ? Comme du méthanol par exemple ? (Ou un autre dans lequel ces sels seraient solubles) Aurait-on la même décomposition ?

[quentief]

Bonsoir. Je vous remercie de vos réponses.

Et en effet ce que vous me dites , Maurice, me semble juste : si l'on se réfère au diagramme de Pourbaix du fer , on voit très clairement que le Fer à l'état métallique ne peut coexister avec l'eau, contrairement au cas du cuivre où lui semble pouvoir coexister avec l'eau .  Cependant si l'on regarde le diagramme de Pourbaix du zinc, on est confronté au même problème. Or je sais qu'il existe un procédé électrolytique qui permet de déposer du zinc sur une pièce métallique plongé dans une solution aqueuse (du sulfate de zinc il me semble). Ainsi, malgré les domaines d'existence du zinc et de l'eau , le processus est réalisable.

De ce fait je me demande si la cinétique de la corrosion ne serait pas en cause : peut-être que l'oxydation du zinc est suffisamment lente pour que l'on puisse se permettre de la négliger.  Aussi je me demande s'il n'en serait pas de même pour le fer : peut être que sa réaction avec l'eau est suffisamment lente elle pour permettre au fer de se déposer sur l'anode . Qu'en pensez vous ? Ou bien peut-être ai-je oublié quelque chose ?

Et oui en effet Darrigan, il existe très certainement des meilleures électrolytiques qui ,n'étant pas aqueux, permettrait de résoudre ce problème. J'avais lu un article sur l'électrolyse de l'aluminium à température ambiante , grâce à des liquides ioniques . Mais ce n'est très certainement pas à ma portée malheureusement

[Maurice]

Bonsoir,

Le zinc peut se déposer par électrolyse dans l'eau, certes. Mais seulement si la concentration de l'ion zinc libre est extrêmement faible, pour déplacer le potentiel redox du zinc. On y parvient en complexant le zinc, en général par une solution de cyanure de potassium. Le cyanure de potassium est une substance extrêmement toxique. Mais elle permet de complexer le zinc provenant par exemple du sulfate de zinc.

Les ateliers de zingage électrolytique utilisent des bains contenant des mètres cubes de solutions aqueuses de cyanure dans lesquels ils dissolvent du sulfate de zinc. Il se forme un complexe de cyanozincate très stable et très soluble. Même si la solution contient beaucoup de zinc, la quantité d'ions libres Zn2+ est très très faible. Presque tout le zinc est complexé. Mais il y a un équilibre entre le zinc libre et le zinc complexé. L'électrolyse détruit le zinc libre. Mais il se reforme constamment. Et on peut zinguer de grosses pièces métalliques en les trempant dans ce bain, et en faisant l'électrolyse avec une anode de graphite.

C'est impressionnant de visiter une telle usine de galvanoplastie. Les bains contiennent assez de cyanure pour empoisonner toute la planète. Aussi sont-ils suspendus au-dessus d'une cuve encore plus grande et elle remplie d'eau de Javel. L'eau de Javel détruit le cyanure en l'oxydant en cyanate non toxique, puis en carbonate et en ammoniaque.

[quentief]

Re bonjour à tous

Merci Maurice pour toutes vos précisions, je ne pensais vraiment pas que l'électrodéposition du zinc était aussi complexe, et potentiellement apocalyptique pour notre pauvre planète...

Mais parce que je suis aussi têtu que curieux,, j'ai quand même voulu essayer et voir ce que j'obtenais en électrolysant du sulfate de fer en solution aqueuse .

Pour ce faire j'ai donc appliquer une tension de 19 volts dans un bocal avec une solution de sulfate de fer à une concentration de 240 g/L , une vis d'acier en guise d'anode pour régénérer les ions ferreux. Pour la cathode j'ai tenté différente forme : un fil, une plaque.
Bizarrement cela fonctionne, j'obtiens bien du fer métallique sur la cathode mais malheureusement, pas comme je l'aurai souhaiter. Vous pouvez regarder sur mes photos, j'obtiens des sortes de "branches".

Maintenant ce que j'aimerais comprendre c'est pourquoi mon fer se dépose en formant ces espèces d'arbres et surtout comment obtenir un dépôt uniforme. Avez vous des conseils, des explications sur ce qui se passent ? Je suis preneur.

Lien google photos pour observer ce que j'ai obtenu
https://photos.app.goo.gl/6xj5rVk9iM4oqALV6

[darrigan]

Lorsque l'électrolyse est trop concentré en ions libres, les atomes se déposent en formant des agrégats qui donnent ce genre de dépôt.
L'idéal serait que la concentration soit la plus faible possible, ou alors que les ions fer soient complexés par une autre molécule.