Comprendre la corrosion Problème

On place dans un tube à essai un gel contenant une solution aqueuse ionique, de phénolphtaléine (incolore en milieu acide, et rose en milieu basique) et un indicateur coloré qui devient jaune en présence d'ions \ce{Ni^{2+}_{(aq)}}.

On introduit dans le tube une lame de nickel dont l'extrémité dépasse et reste à l'air. Après un moment, on observe une coloration jaune dans le fond du tube et une coloration rose près de la surface.

Les couples oxydant/réducteur à considérer sont : \ce{O2_{(aq)}}/\ce{HO^{-}_{(aq)}} et \ce{Ni^{2+}_{(aq)}}/\ce{Ni_{(s)}}.

Quels sont les réactifs et les produits de cette transformation ?

Les réactifs sont le nickel II et le dioxygène dissous.
Les produits sont le nickel solide et les ions hydroxyde.

Les réactifs sont le nickel solide et le dioxygène dissous.
Les produits sont les ions nickel II et hydroxyde.

Les réactifs sont les ions nickel II et hydroxyde.
Les produits sont le nickel solide et le dioxygène dissous.

Les réactifs sont le nickel solide et les ions hydroxyde.
Les produits sont les ions nickel II et le dioxygène dissous.

Quelles sont les demi-équations de réactions qui ont lieu près de la surface du gel et au fond du tube ?

Près de la surface du gel : \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} +4 e^{-} = 4\ce{HO^{-}_{(aq)}}
Au fond du tube : \ce{Ni^{2+}_{(aq)}} + 2e^{-} = \ce{Ni_{(s)}}

Près de la surface du gel : \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} +4 e^{-} = 4\ce{HO^{-}_{(aq)}}
Au fond du tube : \ce{NiO_{(s)}} + 2e^{-} + 2H^{+}= \ce{Ni_{(s)}} + \ce{H2O_{(l)}}

Près de la surface du gel : \ce{NiO_{(s)}} + 2e^{-} + 2H^{+}= \ce{Ni_{(s)}} + \ce{H2O_{(l)}}
Au fond du tube : \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} +4 e^{-} = 4\ce{HO^{-}_{(aq)}}

Près de la surface du gel : \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} +2 e^{-} = 2\ce{HO^{-}_{(aq)}}
Au fond du tube : \ce{Ni^{2+}_{(aq)}} + 2e^{-} = \ce{Ni_{(s)}}

Quelle est l'équation globale d'oxydoréduction ?

2\ce{NiO_{(s)}} + \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} \ce{->} 4\ce{HO^{-}_{(aq)}} + 2\ce{Ni^{2+}_{(s)}}

2\ce{Ni_{(s)}} + \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} \ce{->} 4\ce{HO^{-}_{(aq)}} + 2\ce{Ni^{2+}_{(aq)}}

\ce{Ni_{(s)}} + \dfrac{1}{2}\ce{O2_{(aq)}} + \ce{H2O_{(aq)}} \ce{->} 2\ce{HO^{-}_{(aq)}} + \ce{Ni^{2+}_{(aq)}}

2\ce{Ni_{(s)}} + \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} \ce{<-} 4\ce{HO^{-}_{(aq)}} + 2\ce{Ni^{2+}_{(aq)}}

En quoi cette corrosion peut-elle rappeler le fonctionnement d'une pile ?

Comme dans le cas d'une pile, il y a une réaction d'oxydoréduction entre deux couples acides / bases.

Comme dans le cas d'une pile, il s'agit de produire une énergie chimique à partir d'une énergie électrique.

Comme dans le cas d'une pile, on retrouve la double circulation des charges : les ions en solution et les électrons dans la lame de nickel.

Cette corrosion rappelle le fonctionnement d'une pile car elle fait intervenir les mêmes couples oxydants / réducteurs.

Que se passerait-il si les pylônes immergés des ponts étaient en nickel sans être protégés contre la corrosion ? Comment pourrait-on se rendre compte de cette corrosion ?

Si les pylônes immergés des ponts n'étaient pas protégés contre la corrosion, ceux-ci verraient donc leur base grignotée.
On pourrait alors se rendre compte de cette corrosion en utilisant les mêmes indicateurs colorés que dans l'expérience de laboratoire.

Si les pylônes immergés des ponts n'étaient pas protégés contre la corrosion, ceux-ci verraient donc leur base grignotée.
Sans contrôle visuel direct, on ne se rendrait alors compte de cette corrosion qu'au moment où la stabilité et la sécurité du pont seraient compromises.

Si les pylônes immergés des ponts n'étaient pas protégés contre la corrosion, cela ne serait pas un problème car, une fois oxydé, le nickel forme une couche de passivation qui protège le métal de futures attaques.

Si les pylônes immergés des ponts n'étaient pas protégés contre la corrosion, ceux-ci verraient donc leur base grignotée.
On pourrait alors se rendre compte de cette corrosion par mesure des courants et tensions à l'aide d'un multimètre.