Voltamètre d'Hoffmann 1041295 31473887 2008-07-10T17:15:08Z 82.123.92.87 /* Mesure */ {{Voir homonymes|Hoffmann}} Le '''voltamètre d'Hoffmann''' est un appareil pouvant réaliser l'[[électrolyse de l'eau]] et inventé par [[August Wilhelm von Hofmann]] (1818–1892). La voltamétrie -avec un seul m- permet la mesure d'une quantité d'électricité par le suivi de l'[[Avancement de réaction|avancement d'une réaction]] électrochimique quantitative (c'est une coulométrie). == Description et principe de fonctionnement == [[Image:209px-Hofmann_voltameter.fr.version.svg.png|thumb|150px|right|Schéma du voltamètre d'Hoffmann]] Il consiste en trois tubes joints par leurs bases, habituellement en verre. Le cylindre du milieu est ouvert à son extrémité pour permettre l'addition d'eau et d'[[électrolyte]] pouvant augmenter la réactivité (comme du [[sel de table]] ou de l'[[acide sulfurique]]). Une électrode de [[platine]] est placée au fond de chacun des deux cylindres latéraux, connectée soit au pôle positif, soit au pôle négatif de la source d'[[électricité]] ([[courant continu]]). Lorsque le courant circule dans le voltamètre d'Hoffmann, de l'[[oxygène]] gazeux (O<sub>2</sub>) se forme à l'[[anode]], et de l'[[hydrogène]] gazeux (H<sub>2</sub>) à la [[cathode]]. Chaque gaz déplace de l'eau et peut être collecté au sommet des deux tubes latéraux. = Un test simple = [[Image:Elektrolyse3.jpg|thumb|150px|left|Test de flamme pour la détection de gaz en tête de tube.]] [[Image:Elektrolyse4.jpg|thumb|150px|left|Tête d'allumette fortement incandescente, preuve de présence d'oxygène.]] La présence de gaz dans le tube collecteur peut être vérifiée par le "test de l'allumette" (ou d'un tison incandescent) : l'oxygène fera que l'allumette s'enflammera immédiatement dans une flamme blanche et brillante alors que l'hydrogène causera juste une augmentation de l'incandescence. == Précisions sur le terme voltamètre == * Le terme voltamétre a longtemps été utilisé mais T.W. Richards a suggéré l'utilisation plus moderne du terme "coulomètre" qui semble plus explicite, puisqu'il s'agit d'un instrument de mesure d'une quantité d'électricité <ref> Duncan A. MacInnes, The principles of Electrochemistry, Reinhold Publishing Corporation, p.25 (1939).</ref>. * Le nom de voltamètre ne doit pas être confondu avec un [[voltmètre]] qui permet de mesurer une différence de potentiel entre deux points d'un circuit - les voltamètres, [[:en:Voltameter|voltameter]] en anglais, étaient des coulomètres chimiques utilisés comme instruments de mesure d'une quantité d'électricité Q (exprimée en [[Coulomb]]) à partir de la mesure du volume de gaz produit durant une électrolyse (ou par la pesée de la masse d'un métal déposé). Cependant, avant l'invention de l'[[ampèremètre]], les voltamètres étaient utilisés pour mesurer l'[[intensité]] du [[courant continu]] : le courant circulant dans un voltamètre avec des [[électrode]]s de [[fer]] ou de [[cuivre]] conduit, par [[électrodéposition]], à un dépôt de métal sur la cathode dont la masse est directement proportionnelle à l'[[intensité]] du courant total (si celui-ci restait constant pendant la durée de l'électrolyse car la quantité d'électricité mesurée résulte de l'intégration de l'[[intensité]] du courant pendant la durée de l'expérience selon la [[:en:Faraday's laws of electrolysis|loi de Faraday sur l'électrolyse]]). * Il convient d'éviter la confusion entre la "[[voltammétrie]]" -avec deux m- qui donne accès à la cinétique électrochimique à partir du tracé des courbes intensité-potentiel (avec un '''potentiostat''') et la "voltamétrie" -avec un seul m- qui consiste à mesurer une quantité d'électricité (en [[Coulomb]]) grâce à l'utilisation d'un [[voltamètre d'Hoffmann|voltamètre]]. Les dénominations voltammétrie et voltammogramme -avec deux m-, sont des [[anglicisme]]s dérivés des termes anglais [[:en:Voltammetry|voltammetry]] et voltammogram (formés à partir de [[:en:Ammeter|ammeter]] qui signifie [[ampèremètre]]). Les termes français synonymes sont [[Voltampérométrie cyclique|voltampérométrie]] et voltampérogramme. === Principe === Un voltamètre (ou coulomètre) est une cellule d'[[électrolyse]] qui permet de mesurer la quantité d'un produit formé (ou d'un réactif disparu) pendant la durée de l'expérience. On peut distinguer, d'une part, les voltamètres destinés a mesurer les volumes de gaz formés (dioxygène et dihydrogène lors de l'électrolyse de l'eau); on parlera alors de voltamètres volumétriques. D'autre part, il existe les voltamètres destinés a mesurer la variation de masse d'une cathode sur laquelle une électrodéposition a lieu (dépôt de cuivre ou d'argent); on parlera ici de voltamètre gravimétrique. En fin de compte, le but recherché est d'accéder à la quantité d'électricité écoulée durant l'électrolyse par l'application de la loi de [[Michael Faraday|Faraday]] à partir des quantités mesurées (volume ou masse). Ceci implique que le [[rendement]] faradique de la réaction électrochimique suivie soit de 100%. === Mesure === * Voltamètre gravimètrique L'électricité (ou plutôt son intensité) ayant traversé le système est alors mesurée à partir de la pesée de la cathode en cuivre ou en argent. [[Thomas Edison]] utilisa ces voltamètres comme instruments de mesures. Un voltamètre d'Hoffmann (à électrodes de platine) ne peut être utilisé comme instrument de mesure gravimétrique en raison de l'inertie chimique du platine, peu favorable à l'électrodéposition. * Voltamètre volumètrique L'électricité (ou plutôt son intensité) ayant traversé le [[voltamètre d'Hoffmann]] est alors mesurée à partir de la mesure du volume de gaz dans chaque compartiment. Un voltamètre est parfois utilisé comme moyen de démonstration des principes de [[stœchiométrie]], en raison du ratio des volumes d'[[hydrogène]] et d'[[oxygène]] gazeux produits par l'appareil, qui illustre la formule chimique de l'eau : H<sub>2</sub>O. Réaction de réduction cathodique: :<math>\mathrm{2 \ H_3O^+ + 2 \ e^- \longrightarrow \ H_2 + 2 \ H_2O}</math> Réaction d'oxydation anodique: :<math>\mathrm{3 \ H_2O \longrightarrow 2 \ H_3O^+ + 1/2 \ O_2 + 2 \ e^-}</math> Bilan: :<math>\mathrm{ \ H_2O \longrightarrow \ H_2 + 1/2 \ O_2}</math> == Notes et références == <references /> <!-- aide : http://fr.wikipedia.org/wiki/Aide:Notes et références --> == Sources == * von Hofmann, A. W. ''Introduction to Modern Chemistry: Experimental and Theoretic; Embodying Twelve Lectures Delivered in the Royal College of Chemistry, London''. Walton and Maberly, London, '''1866'''. * ''Cellules électrochimiques :aspects thermodynamiques et cinétiques'', Didier Devilliers et Éric Mahé, L’actualité chimique - Janvier '''2003''' - Article en ligne. {{fr}} [http://culturesciences.chimie.ens.fr/DevillierMahe.pdf]. {{Portail chimie}} [[Catégorie:Électrolyse]] [[Catégorie:Électrochimie]] [[Catégorie:Expérience scientifique]] [[Catégorie:Technologie de l'hydrogène]] [[de:Hofmannscher Wasserzersetzungsapparat]] [[en:Hofmann voltameter]] [[it:Voltametro di Hofmann]] [[nl:Toestel van Hoffman]] [[sr:Хофманов волтаметар]]