Électrochimie. Cellules électrochimiques et électrolyse de l’eau

10/09/2026

Les simulations d’électrochimie en ligne de cette page vous aideront à découvrir cette branche importante de la chimie, qui possède des applications aussi intéressantes que les piles électriques ou l’électrolyse de l’eau. Nous découvrirons également ce que sont les cellules électrochimiques et leurs deux types : les piles galvaniques et les cellules électrolytiques.

Ce Unité Thématique fait partie de notre collection de chimie

Cellule électrolytique

Système électrochimique qui consomme de l’énergie électrique pour induire une réaction chimique non spontanée dont la variation d’énergie libre de Gibbs est supérieure à zéro.

Corrosion atmosphérique

Détérioration spontanée d’un métal par la formation d’une cellule galvanique accidentelle avec des agents oxydants présents dans l’environnement.

Électrochimie

Discipline qui étudie la transformation réciproque entre l’énergie chimique et l’énergie électrique par le biais de processus de transfert électronique.

Électrodéposition

Processus par lequel un courant électrique réduit des ions métalliques en solution pour former un revêtement solide sur une électrode.

Électrolyse

Phénomène de décomposition chimique induit par un courant électrique externe traversant un électrolyte.

Iontophorèse

Application électrochimique qui utilise un courant électrique de faible intensité pour introduire des ions à travers une membrane ou la peau.

Potentiel de décomposition

Tension minimale externe devant être appliquée à une cellule électrolytique pour que l’électrolyse commence de manière continue.

Surtension

Excès de tension nécessaire, au-delà du potentiel thermodynamique, pour surmonter les barrières cinétiques d’une réaction à l’électrode.

Qu’est-ce que l’électrochimie

L’électrochimie est une branche de la chimie qui étudie les réactions chimiques impliquant un transfert d’électrons, c’est-à-dire la conversion de l’énergie chimique en énergie électrique et vice versa. Ces réactions se produisent dans des systèmes appelés cellules électrochimiques, qui consistent en deux électrodes immergées dans une solution conductrice appelée électrolyte.

Cellules électrochimiques

Dans une cellule électrochimique, les électrodes sont composées de matériaux conducteurs, tels que des métaux ou des semi-conducteurs, et sont connectées via un circuit externe. Pendant la réaction, les électrons sont transférés d’une électrode à l’autre à travers le circuit externe, tandis que les ions se déplacent à travers l’électrolyte pour maintenir la neutralité de la charge.

Il existe deux types principaux de cellules électrochimiques : les cellules galvaniques (aussi connues sous le nom de piles) et les cellules électrolytiques.

Cellules galvaniques

Dans une cellule galvanique, la réaction chimique spontanée génère de l’électricité. C’est le principe utilisé dans les piles courantes, telles que les piles alcalines ou les batteries lithium-ion.

Cellules électrolytiques

D’autre part, les cellules électrolytiques sont des dispositifs dans lesquels on applique un courant électrique externe pour forcer une réaction chimique non spontanée. Ce processus est utilisé dans l’électrolyse, où les composants d’une substance peuvent être séparés par l’application d’un courant électrique, comme pour l’extraction de métaux à partir de leurs composés ou dans la production de gaz tels que l’hydrogène et l’oxygène à partir de l’eau.

Applications de l’électrochimie

L’électrochimie possède des applications dans de nombreux domaines. Par exemple, dans l’industrie, elle est utilisée pour la production de métaux, la galvanisation et le revêtement de surfaces. Dans le domaine de l’énergie, l’électrochimie est fondamentale dans la production et le stockage d’énergie dans les batteries rechargeables et dans la technologie des piles à combustible. De plus, l’électrochimie joue un rôle essentiel dans la recherche et le développement de nouveaux matériaux ainsi que dans la catalyse, qui consiste à augmenter la vitesse des réactions chimiques grâce à la participation de catalyseurs électrochimiques.

Cellule électrolytique

Système électrochimique qui consomme de l’énergie électrique pour induire une réaction chimique non spontanée dont la variation d’énergie libre de Gibbs est supérieure à zéro.

Corrosion atmosphérique

Détérioration spontanée d’un métal par la formation d’une cellule galvanique accidentelle avec des agents oxydants présents dans l’environnement.

Électrochimie

Discipline qui étudie la transformation réciproque entre l’énergie chimique et l’énergie électrique par le biais de processus de transfert électronique.

Électrodéposition

Processus par lequel un courant électrique réduit des ions métalliques en solution pour former un revêtement solide sur une électrode.

Électrolyse

Phénomène de décomposition chimique induit par un courant électrique externe traversant un électrolyte.

Iontophorèse

Application électrochimique qui utilise un courant électrique de faible intensité pour introduire des ions à travers une membrane ou la peau.

Potentiel de décomposition

Tension minimale externe devant être appliquée à une cellule électrolytique pour que l’électrolyse commence de manière continue.

Surtension

Excès de tension nécessaire, au-delà du potentiel thermodynamique, pour surmonter les barrières cinétiques d’une réaction à l’électrode.

Découvrez le monde passionnant des STEM grâce à nos simulations en ligne gratuites et aux cours complémentaires qui les accompagnent ! Elles vous permettront d’expérimenter et d’apprendre de manière pratique. Profitez de cette occasion pour vous plonger dans des expériences virtuelles tout en poursuivant votre parcours éducatif. Éveillez votre curiosité scientifique et découvrez tout ce que l’univers des STEM a à vous offrir !

Simulations d'électrochimie

Électrolyse de l’eau

L’électrolyse de l’eau est la décomposition de l’eau (H2O) en dioxygène (O2) et en dihydrogène (H2) gazeux à l’aide d’un courant électrique continu. Pour diminuer la résistance au passage du courant à travers l’eau, celle-ci est généralement acidulée par l’ajout d’une petite quantité d’acide sulfurique ou bien en ajoutant un électrolyte fort comme l’hydroxyde de sodium, NaOH.

Électrodéposition

L’électrodéposition est un traitement électrochimique consistant à recouvrir une surface métallique au moyen de cations d’un autre métal contenus dans une solution aqueuse.

Potentiel de réduction standard

Le potentiel de réduction standard est le potentiel de l’électrode par rapport à l’électrode à hydrogène standard. Plus le potentiel de réduction standard est positif (+), plus il est facile d’accepter des électrons que des ions hydrogène. Vérifiez dans la simulation ce qui se passe lorsque vous changez les électrodes.

Molécules polaires et non polaires

Une molécule polaire est une molécule présentant une répartition non uniforme de la charge électrique, ce qui lui confère une extrémité positive et une extrémité négative, comme c’est le cas pour l’eau. Une molécule non polaire est une molécule dont la répartition de la charge électrique est uniforme, ce qui signifie qu’elle ne réagit pas à la présence de champs électriques, comme c’est le cas pour une huile.

Polarité d’une molécule

Quand une molécule est-elle polaire ? Modifiez l’électronégativité des atomes dans une molécule pour voir comment cela affecte la polarité. Observez le comportement de la molécule dans un champ électrique. Modifiez l’angle de liaison pour voir comment cela affecte la forme de la polarité.

Les géants de la science

« Si j’ai vu plus loin, c’est parce que je me tiens sur les épaules de géants »

Isaac Newton

Edme Mariotte

1620

–

1684

Le physicien pionnier qui a co-découvert la loi des gaz parfaits et localisé l’angle mort de l’œil humain.

Robert Boyle

1627

–

1691

Le philosophe du vide chimique qui a banni l’alchimie mystique et isolé la loi des gaz compressibles.

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Qu'est-ce que l'électrochimie et quels processus étudie-t-elle ?

L’électrochimie est la branche de la chimie qui analyse les réactions impliquant un transfert d’électrons, permettant de convertir l’énergie chimique en énergie électrique et vice versa. Ces réactions se produisent dans des systèmes appelés cellules électrochimiques, constitués de deux électrodes immergées dans un électrolyte. Au cours du processus, les électrons se déplacent via un circuit externe, tandis que les ions se déplacent à travers l’électrolyte pour maintenir la neutralité de la charge. L’électrochimie étudie aussi bien les réactions spontanées, comme celles qui se produisent dans les cellules galvaniques, que les réactions non spontanées nécessitant une énergie externe, caractéristiques des cellules électrolytiques. Son domaine englobe des phénomènes fondamentaux tels que la corrosion, l’électrolyse, le fonctionnement des batteries et la catalyse électrochimique. Grâce à elle, nous comprenons des processus essentiels dans les domaines de l’énergie, de l’industrie et du développement de nouveaux matériaux.

Comment fonctionnent les piles galvaniques et les cellules électrolytiques, et quelles sont leurs différences ?

Les piles galvaniques et les cellules électrolytiques sont des systèmes électrochimiques qui fonctionnent par transfert d’électrons, mais de manière opposée. Dans une pile galvanique, la réaction chimique est spontanée et génère un courant électrique. Les électrons circulent de l’anode, où se produit l’oxydation, vers la cathode, où a lieu la réduction. C’est ce principe qui permet le fonctionnement des piles et des batteries. En revanche, les cellules électrolytiques nécessitent une source d’énergie externe pour forcer une réaction non spontanée. Dans ces dernières, le courant appliqué provoque la décomposition de substances, comme lors de l’électrolyse de l’eau ou de l’extraction de métaux à partir de leurs composés. La différence essentielle réside dans le sens de l’énergie : les piles galvaniques produisent de l’électricité, tandis que les cellules électrolytiques en consomment pour induire des changements chimiques.

À quoi sert l'électrochimie dans la vie quotidienne ?

L’électrochimie est présente dans de nombreux objets et processus que nous utilisons sans même y penser. Les piles d’une télécommande, la batterie d’un téléphone portable ou une batterie de voiture fonctionnent grâce à des réactions chimiques qui génèrent de l’électricité. Elle est également utilisée pour recouvrir les métaux et les protéger de la corrosion, comme c’est le cas pour les outils ou les pièces automobiles. Dans l’industrie, elle permet d’obtenir des métaux purs et de produire des substances telles que le chlore ou l’hydrogène. Même les technologies modernes comme les piles à combustible, qui génèrent de l’énergie propre, dépendent de principes électrochimiques. C’est une science très pratique qui a un impact direct sur notre vie quotidienne.

Quelle est la différence entre une cellule galvanique et une cellule électrolytique ?

Une cellule galvanique produit de l’électricité à partir d’une réaction chimique spontanée. C’est le cas des piles : les électrons circulent dans le circuit et génèrent un courant sans nécessiter d’énergie externe. En revanche, une cellule électrolytique nécessite l’application d’électricité pour que la réaction se produise. Cela est utilisé, par exemple, pour séparer des substances ou recouvrir des métaux par électrolyse. La différence fondamentale est que l’une génère de l’énergie tandis que l’autre la consomme pour provoquer un changement chimique.

Que se passe-t-il à l'intérieur d'une cellule électrochimique lorsqu'elle est en fonctionnement ?

Au sein d’une cellule électrochimique, les électrons se déplacent via un circuit externe d’une électrode à l’autre. Parallèlement, les ions de l’électrolyte se déplacent pour équilibrer les charges et permettre à la réaction de se poursuivre. L’oxydation a lieu à l’anode, où un matériau perd des électrons, et la réduction se produit à la cathode, où ces électrons sont acceptés. Ce mouvement coordonné des électrons et des ions est ce qui permet à la cellule de générer ou de consommer de l’électricité selon son type.