Électrolyte

C'est le phénomène de dissociation électrolytique, dont la théorie a été formulée par Svante August Arrhenius en 1887 puis perfectionnée par Peter Debye et Erich Hückel, qui explique la conductibilité électrolytique. Cette théorie fut complétée par Gilbert Newton Lewis.

Les atomes et les molécules sont électriquement neutres, mais ils peuvent être transformés en particules chargées électriquement appelées « ions ». Ces derniers proviennent d’une substance dissoute dans l’eau qui s'est dissociée en cation(s) et en anion(s).

Un électrolyte faible est une substance qui se dissocie partiellement dans l’eau. La solution elle-même porte le nom d’« électrolyte faible ». Les acides faibles, comme l’acide acétique dont seulement environ 1 % des molécules se dissocient dans l’eau pour former des ions, sont des électrolytes faibles puisqu’ils ne sont pas totalement ionisés. Il y a aussi quelques sels qui forment des électrolytes faibles, comme le chlorure de mercure (II), puisqu’il ne s’ionise que partiellement en solution aqueuse.

Contrairement à un électrolyte faible, l’électrolyte fort s’ionise (se dissocie) presque totalement dans l’eau. La solution elle-même porte le nom d’« électrolyte fort ».

La différence entre un électrolyte fort et un électrolyte faible se rapporte donc au degré de dissociation des substances dissoutes dans l’eau.

Le tableau suivant présente les différentes familles d'électrolyte[1] :

L’image représente un appareil qui sert à démontrer la conductivité électrique des solutions. En utilisant cet appareil, on peut démontrer que les solutions aqueuses de certaines substances sont conductrices ou non d’électricité. Il s’agit de placer deux électrodes dans une solution x. Lorsque le circuit est fermé, la lumière reste éteinte si la solution ne conduit pas le courant et elle s’allume si elle laisse passer le courant. L’intensité lumineuse varie en fonction de la force de l’électrolyte.

Montage qui démontre la conductibilité électrique d'une solution.

Certains électrolytes sont dits naturels. En effet, certains électrolytes sont présents dans le réseau sanguin. On parle alors d’« électrolytes sanguins ». D'autres sont présents dans la sueur, car elle contient des éléments électrolytiques, comme le potassium. Les électrolytes jouent un rôle très important dans notre organisme, ils en assurent le bon fonctionnement. Chacun de ces électrolytes a une fonction distincte et se retrouve à différents endroits, tels que le plasma sanguin ou le liquide interstitiel qui englobe les cellules et qui constitue le liquide extracellulaire.

Les électrolytes les plus notoires sont :

• la saumure (solution aqueuse de sel alimentaire, NaCl), historiquement le premier électrolyte utilisé (dans la pile de Volta en 1800) ;
• les solutions d'acide sulfurique, utilisées dans les batteries au plomb ;
• les solutions de potasse 5 à 8 M, utilisées dans les batteries alcalines de types Ni-Cd ou Ni-MH ;
• les solutions de LiPF₆ dans des mélanges de solvants organiques de type « carbonate », utilisées dans les batteries lithium-ion ;
• les solutions de sulfate de cuivre, de zinc ou de nickel en milieu acide sulfurique, utilisées pour les revêtements électrolytiques à anode soluble ;
• les sels fondus à base d'alumine et de cryolite, utilisées pour l'électrosynthèse de l'aluminium (voir l'article détaillé Production de l'aluminium par électrolyse).