TP Elctrochimie

Réalisation de transformations chimiques simples :
Electro-chimie appliquée à
une pièce de 5cts.
Groupe de Projet citoyen 2009/2010 Lycée Varoquaux :
Kelber Valentin ,Lesage Benjamin, Maligne Damien , Pietrowski Alexandre, Puech Vincent ,Rouquette
Nicolas , Senghor Ndeye Tening ,Thomas Sebastien , Voltzenlogel David.
GALVANISATION ET LAITON
1- But de ce TP
Ce TP aura pour but de vous faire découvrir une réaction chimique simple,
permettant de « changer la couleur » d’une pièce de 5cts. Cela vous donnera une
ouverture sur la contrefaçon notamment, plus particulièrement les couleurs dorées de
certains produits bas de gamme.
2- Matériel nécessaire
Coupelle en céramique ou en Pyrex
Bec Bunsen ou chalumeau à gaz
Pince en métal
Poudre de zinc métallisé, ou à défaut des clous en métal zingué.
Hydroxyde de sodium ( Soude )
Pièce de 1/2/ 5 centimes contenant du cuivre
De gauche à droite : Pièce d’origine / Pièce recouverte de zinc / Pièce
recouverte de laiton.
3- Protocole expérimental
Dans une coupelle en Pyrex, placer quelques mL d’eau. Y ajouter
quelques clous en métal zingué et quelques pastilles d’hydroxyde de
sodium
ATTENTION : L’Hydroxyde de Sodium est corrosif, manipulez avec
des gants
Placer la coupelle au dessus du bec Bunsen de manière à faire bouillir le
mélange
Mettre la pièce dans le mélange, et laisser ainsi quelques secondes, en
mélangeant à l’aide d’une spatule. Immédiatement, vous constatez un
changement de couleur de la pièce.
Retirer la pièce avec une spatule et la mettre dans un récipient d’eau
froide, afin de la refroidir et la laver. La pièce semble alors couverte
d’argent.
argent Il s’agit en faite d’une couche de zinc.
Reprendre la pièce avec une pince métallique et la faire chauffer au
chalumeau à gaz ou bec Bunsen. Immédiatement, la pièce change de
couleur, jusqu’à une belle couleur dorée.
La mettre dans un récipient d’eau froide afin de la refroidir. La pièce
semble maintenant être en or ! Il s’agit en faite de laiton, alliage de zinc et
de cuivre.
4- Explications
Explication du dépôt de zinc.
Lors de votre mélange initial, composé de zinc et d’hydroxyde de sodium, il y a
formation de zincate de sodium.
Ensuite, quand vous introduisez la pièce dans ce mélange, le zincate de sodium
réagit avec le cuivre de la pièce, pour former une couche de zinc métallique.
En utilisant les lois de l’électrochimie ( phénomènes chimiques couplés à des
échanges d’énergie électrique ), c’est le cuivre qui devrait normalement réagir avec le
zinc métallique ( les clous ), afin de produire du cuivre métallique et des ions zinc.
Cependant, vous remarquerez que la réaction n’a lieu, que si la pièce de cuivre est
en contact avec la poudre de zinc ( ou les clous ).
On peut donc penser qu’il se passe un phénomène électrochimique bien connu, la
pile.
pile
La pièce de cuivre jouerait le rôle de borne « + » de la pile, tandis que le clou serait la
borne « - » de la pile, produisant respectivement deux réactions chimiques inverses.
Cependant, la nature exacte de ces réactions, et en général de la formation de zinc,
est encore inconnue dans cette expérience !!
Explication de la formation de laiton.
En chauffant la pièce au chalumeau, la fine couche de zinc et le cuivre juste en
dessous forment un alliage de laiton de couleur dorée.
x Zn(s) + y Cu(s) → ZnxCuy(s)
Les proportions de cuivre et de zinc peuvent varier d’un laiton à l’autre.
Généralement, on a : 60 à 82% de Cu, et 18 à 40% de Zn.