Notion
Lors d'une électrolyse (ou plus généralement d'un transfert électrochimique à une électrode), la quantité de matière d'électrons échangés \(n(e^-)_{\text{éch}}\) est proportionnelle à la charge électrique \(Q\) ayant traversé le circuit :
où \(Q\) est en coulombs (C), \(n(e^-)_{\text{éch}}\) en moles (mol), et \(F = N_A \times e \approx 96\,485\ \text{C·mol}^{-1}\) (souvent arrondi à \(96\,500\ \text{C·mol}^{-1}\) en secondaire) est la constante de Faraday. Si l'intensité \(I\) est constante pendant une durée \(\Delta t\), \(Q = I \times \Delta t\).
Pour relier cette charge à la quantité de matière \(n(X)\) de l'espèce \(X\) réellement transformée à l'électrode, il faut passer par la demi-équation électronique \(\text{Ox} + z\, e^- \rightleftharpoons \text{Red}\) :
La masse déposée ou dégagée s'obtient ensuite par \(m(X) = n(X) \times M(X)\).
Pièges usuels : \(Q = I \times \Delta t\) ne vaut que si \(I\) est constant (sinon \(Q = \int_0^{\Delta t} I(t)\,\mathrm{d}t\)) ; oublier de diviser par \(z\) quand la demi-équation échange plusieurs électrons (ex. \(\text{Al}^{3+} + 3e^- \rightarrow \text{Al}\), \(z = 3\)) fausse le résultat d'un facteur \(z\).
Introduite en terminale spécialité (électrolyse, transformations forcées) puis reprise en CPGE pour l'électrochimie industrielle, où l'on compare la masse réellement obtenue à la masse théorique via le rendement faradique \(\rho = m_{\text{expérimentale}} / m_{\text{théorique}}\).