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recuperation du cuivre d´une solution par electrolyse [3165]

darkmat182

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3 messages postés


Posté le : 08/09/2005, 16:31 (Lu 2464 fois)

salut tout le monde,

J´ai un gros volume de reactifs (10 litres) dans lequel il se trouve de l´acide sulfurique (0,5 M) et du CuSO4, 5 H2O (environ 0,8 M). Ce sulfate de cuivre provient de la corrosion de 500 g de Cu.
J´aimerais récupérer le cuivre. Je sais qu´il est possible par electrolyse de déposer du cuivre sur la cathode et de former de l´acide sulfurique à l´anode. Cependant, mes connaissances en electrolyse n´étant pas très avancées, je ne sais pas trop comment dimensionner mon installation.
J´ai la possibilité d´alimenter des électrodes avec un amperage max de 100 A.
D´apres la loi de faraday, Q=m/[M/(z*F)]=500/[63,55/(2*96494)]=1,52 *10^6 Coulombs.
De plus Q= i* temps car Coulombs = ampere*seconde
Comme je suis limité par l´intensité, je me retrouve avec une durée de 1,52*10^5 sec soit 42,2 heures.
Vu que la concentration globale de CuSO4, comme de H2SO4 vont sensiblement changer, est ce que ce calcul est correct?
De meme, si je m´impose une intensité de surface maximale de 10 A/ dm2 afin d´obtenir de belles couches, j´obtient une surface d´electrode de 10 dm2.

D´apres les données exposées ci- dessus, est ce que les petits calculs effectués sont corrects, et y a t´il d´autres paramètres importants à connaitre?

Derniere question, comment definit t on la tension entre deux electrodes? Par exemple si je prends une elctrode de cuivre (cathode) et une anode en platine, est ce que le potentiel est E(pt) - E (Cu) ?

Merci d´avance!!!

bonne journée


Re: recuperation du cuivre d´une solution par electrolyse [3170]

(Faust)

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Activité : 0.5 / 5
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Posté le : 08/09/2005, 18:41 (Lu 2449 fois)

Et bien, si tu n'as pas d'autré métaux, tu peux faire une électrolyse à intensitée imposée.

En suite tu dis que tu as 100A. Très bien.

Tu veux déposer du cuivre. Il te faut donc 2 électrons par molécule de cuivre.

Au total dans 500g tu as environs 7.87 moles.

Il nous faudra donc 15.74 moles d'électrons, ce qui fait une charge de 1518354 Coulombs c'est ce que tu as calculé par Farraday.

Tu dis toi même que Q/t= i

Donc oui il te faudra bien 42h

Ne t'inquiete pas du changement de composition de la solution, cela n'est important que pour une question de potentiel à appliquer, mais ce n'est pas intéressant dans ton cas.

Enfin, oui la différence de potentiel à appliquer en électrolyse est bien Eanode-Ecathode donc Ept-ECu. Mais de toute facon si tu travails à intensité constante, ton potentiostat règle tout seule le potentiel pour que le courant passe

Re: recuperation du cuivre d´une solution par electrolyse

maurice
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Posté le : 08/09/2005, 21:15 (Lu 2434 fois)

L'hypothèse de 10 A par dm2 me paraît une hypothèse improbable. Moi j'ai toujours effectuée mes électrolyses avec des courants inférieurs à 1 A par dm2. Si on veut arriver à davantage, il faut élever énormément la tension d'alimentation, et l'effet Joule fait rapidement chauffer puis bouillir la solution. Avec 1 A par dm2, il faudra des électrodes de l'ordre de 1 m2 de surface, au moins. Et il faudra aussi penser à les rapprocher au maximum, tes électrodes. Plus elles sont proches, plus la constante de cuve est grande, et pluls l'échauffement décroit. De plus, si tu éloignes tes électrodes, les ions auront de la peine à migrer assez vite, la zone au contact5 des électrodes sera dépourvue de ions, et au lieu d'effectuer l'électrolyse de CuSO4, tu feras l'électrolyse de l 'eau, avec dégagement de H2 à la cathode et de O2 à l'anode.
Tu ferais bien de créer une batterie de feuilles de cuivre comme cathode intercalées entre des feuilles de platine ou de charbon comme anodes, et isolées par les feuilles poreuses, un peu de la même façon que les feuilles d'anodes et de cathode s'interpénétrent dans les accumulateurs au plomb. Mais c'est faisable. Cela a même été fait dans les usines de mon pays, la Suisse.


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Re: recuperation du cuivre d´une solution par electrolyse [3182]

darkmat182

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Posté le : 09/09/2005, 09:17 (Lu 2430 fois)

Merci tout le monde!
Je suis content de ce que tu as écris Maurice, parce que c´est exactement ce à quoi j´avais discuté avec un ami hier soir...le truc, c´est que je ne sais pas trop quelle taille d´electrode et à quelle distance d´intervalle je dois choisir...
J´avais bien saisi que + tu eloignes tes electrodes, plus la resistance est grande. Je devrais donc les rapprocher le + possible, mais quel est l´optimum?
Pour finir, la raison de ces 10 A/dm2 est qu´au dessus de cette valeur, j´ai lu ds un bouquin que des "dendrite" (dsl, c´est en allemand, j´ai pas de traduction pour ce mot, mais ca ressemble a des cristaux qui se forment de facon à croitre comme une plante ) se formaient. Comme je veux de belles couches de cuivre, j´ai donc fixé arbitrairement cette valeur.
Donc je vais suivre ton conseil et passer à 1A/dm2.


Merci encore d´avoir répondu aussi vite et d´avoir confi´rmé mes petits calculs (merci Faust)!



Re: recuperation du cuivre d´une solution par electrolyse [3198]

darrigan
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2872 messages postés


Posté le : 09/09/2005, 17:53 (Lu 2424 fois)

Attention à ce que le cuivre déposé sur la cathode ne fasse pas grossir celle-ci au point que les deux électrode se touchent ! Sinon, court-circuit...

Re: recuperation du cuivre d´une solution par electrolyse [3214]

maurice
Modérateur

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Posté le : 09/09/2005, 21:36 (Lu 2419 fois)

Les dendrites sont un mot français aussi. Une dendrite est un échantillon de matière formé d'un empilement absolument régulier et dans une seule direction des mêmes atomes (ou des mêmes molécules). Un empilement d'un million de cartes à jouer parfaitement superposées formerait un assez bon exemple de dendrite.
Il faut absolument éviter la formation de dendrites en électrolyse, car elles forment des aiguilles qui croissent sur la cathode et finissent par rejoindre l'anode, ce qui provoque un court-circuit et l'arrêt de l'électrolyse.
Moi, si j'étais toi, je réaliserais un empilement de plusieurs feuilles de cuivre cathodes, toutes parallèles, et séparées par des anodes en feuilles de platine ou de charbon. La distance entre une feuille de cuivre et sa voisine de charbon étant de l'ordre de 1 cm. Cette distance peut être maintenue constante en intercalant ici et là des cales de matière isolante (plastique par exemple).


Professeur de chimie de niveau préuniversitaire

Re: recuperation du cuivre d´une solution par electrolyse [3414]

darkmat182

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Posté le : 12/09/2005, 17:43 (Lu 2413 fois)

re bonjour tout le monde...

ok pour la distance Maurice, c´est ce que je pensais plus ou moins prendre par defaut. Pour la formation des dendrites, il faut etre en dessous 10 A/cm2 (ce ke g pu constater lors d´experiences).
Ton idee est sympa (avec les cales), c est un truc a tester^^
T´inquiete pour les faux contact, ca sentirai le brulé avec les 100 A lol

Merci encore pour vos lumières!!



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