Dernière mise à jour : 2026-06-16

Comprendre la loi de Faraday de l'électrolyse

Lorsqu'un courant électrique traverse un électrolyte, des ions sont réduits ou oxydés aux électrodes et de la matière est déposée ou libérée. Michael Faraday montra dans les années 1830 que la quantité de substance qui réagit est entièrement fixée par la charge électrique écoulée :

Ici la charge est elle-même le produit du courant par la durée, $Q = I \, t$, si bien qu'un courant constant de $I$ ampères pendant $t$ secondes fait passer $I \, t$ coulombs.

La constante de Faraday $F$ est la charge portée par une mole d'électrons. Diviser la charge par $n \, F$ donne les moles de substance ayant réagi, et multiplier par la masse molaire convertit les moles en une masse.

Exemple résolu

Une cellule d'électrodéposition de cuivre fonctionne à $I = 2\ \text{A}$ pendant 30 minutes. Quelle masse de cuivre se dépose ? Le cuivre se dépose selon $\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}$, donc $n = 2$, et sa masse molaire est $M = 63.55\ \text{g/mol}$.

D'abord la charge écoulée, avec la durée en secondes ($30\ \text{min} = 1800\ \text{s}$) :

Puis les moles de cuivre déposées :

Enfin la masse :

Il se dépose donc environ 1,19 g de cuivre.

Pourquoi la charge fixe la masse

Chaque ion qui arrive à l'électrode prélève un nombre fixe d'électrons au circuit. Réduire un ion $\text{Cu}^{2+}$ demande deux électrons ; réduire un ion $\text{Ag}^+$ en demande un. Le nombre d'ions déposés est donc le nombre d'électrons fournis divisé par $n$, et le nombre d'électrons fournis n'est que la charge totale divisée par la charge d'un seul électron. En comptant en moles plutôt qu'en particules individuelles, les moles déposées valent $Q / (n \, F)$. Ni la surface de l'électrode, ni la tension, ni la concentration n'entrent dans ce décompte — seule la charge qui a circulé.

L'effet de la valence

Comme $n$ figure au dénominateur, un ion qui demande davantage d'électrons fournit moins de métal pour une même charge. Le tableau ci-dessous indique la masse déposée par 3 600 C de charge pour trois métaux de plaquage courants.

L'argent, qui n'a besoin que d'un électron par ion, dépose bien plus de masse par coulomb que l'aluminium, alors même que l'aluminium est l'élément le plus léger.

Appliquer la loi en pratique

En électrodéposition et en affinage électrolytique, la loi fonctionne dans les deux sens. À partir d'un courant et d'une durée, vous pouvez prédire la masse du dépôt, et diviser cette masse par la surface plaquée et la masse volumique du métal donne l'épaisseur du dépôt. Appliquez le calcul à l'envers et vous pouvez dimensionner le courant ou fixer la durée nécessaire pour atteindre une masse cible. Les cellules réelles restent un peu en deçà de l'idéal car une partie de la charge alimente des réactions secondaires telles que le dégagement de gaz ; la fraction de charge qui dépose effectivement le produit recherché s'appelle le rendement faradique.