Michael Faraday (1791-1867) est d’origine modeste (son père est forgeron). Il quitte l’école à quatorze ans pour entrer comme courtier chez un libraire dont il dévore tous les livres qui passent à sa portée. Sa culture est bientôt remarquée par un client du magasin qui le recommande à Humphry Davy. Celui-ci l’engage comme assistant, en 1813, au laboratoire de la "Royal Institution". Il entre à la "Royal Society" de Londres en 1824 et, l’année suivante, en devient directeur du laboratoire.
Faraday dans son laboratoire
Dans la septième série de ses "Recherches expérimentales sur l’électricité" datées de décembre 1833, il définit le vocabulaire qui est aujourd’hui la norme internationale dans le domaine de l’électrolyse : électrolyse, électrolyseur, électrode, anode, cathode, ion, anion, cation...
Electrode :
Le mot de pôle, souvent utilisé, lui semble ambigu. "Au lieu du terme pôle, dit-il, je propose d’utiliser celui d’électrode", de elektron ( l’ambre dont l’Anglais Gilbert a formé électricité) et odos (le chemin).
Anode et cathode :
"le chemin que prend le soleil levant". C’est dans ces termes que Faraday traduit anode de odos (le chemin) et ana (vers le haut). La cathode est, à l’inverse, "le chemin par lequel le soleil se couche" de odos (le chemin) et kata (vers le bas).
origine du sens de électrode, anode, cathode et électrolyse
Faraday, Recherches expérimentales sur l’électricité, 1833
Pourquoi cette étrange poésie ? Faraday est un correspondant régulier du français Ampère qui a émis l’hypothèse d’un magnétisme terrestre créé par des courants électriques internes au globe. Pour respecter le sens du champ magnétique terrestre, ce courant électrique devrait, selon Ampère, circuler, dans la terre, de l’Est à l’Ouest qui est aussi le sens apparent du trajet du soleil entrant dans le ciel par l’Est et en sortant par l’ouest.
L’image de l’aimant terrestre par Ampère.
Le courant terrestre circule de l’Est à l’Ouest.
(Exposé des nouvelles découvertes sur l’électricité et le magnétisme, par MM. Ampère et Babinet, Mequignon-Marvis, Paris, 1822)
Faraday nous propose donc un moyen mnémotechnique particulièrement raffiné pour indiquer le sens du courant traversant l’électrolyseur.
Plus clairement, l’anode, reliée au pôle positif de la pile "est cette surface par laquelle le courant électrique entre : c’est là où l’oxygène, le chlore, les acides &c., se forment".
La cathode, reliée au pôle négatif "est cette surface par où le courant quitte le corps qui se décompose… les corps combustibles, les métaux, les alcalins, les bases se forment en cet endroit".
Électrolyte : "Plusieurs corps sont décomposés directement par l’électricité, leurs composants étant libérés ; je propose de les appeler électrolytes".
Électrolyse, Électrolyser : "Pour électro-chimiquement décomposé, j’utiliserai le terme électrolysé". Une électrolyse est donc une analyse réalisée au moyen de l’électricité.
Ion, anion, cation : des substances, écrit Faraday, sont souvent dites "électronégatives ou électropositives" en fonction du pôle par lequel elles sont attirées. "Je propose de distinguer ces corps en appelant anions ceux qui se dirigent vers l’anode… et cations ceux qui se dirigent vers la cathode ; et quand j’aurai l’occasion d’en parler ensemble, je les appellerai ions".
Ion (du grec "qui va") désigne donc une particule qui se déplace sous l’effet de l’électricité.
L’électrolyse pour mesurer l’intensité du courant électrique :
"L’action de décomposition d’un courant est constante pour une quantité constante d’électricité". Telle est la conclusion des multiples expériences réalisées par Faraday qui en déduit la possibilité de construire "un instrument qui, interposé sur le circuit du courant électrique utilisé pour une expérience particulière, pourrait servir, au choix, comme élément de comparaison ou comme réel appareil de mesure de cet agent subtil".
Quel électrolyseur utiliser ?
"Il n’y a pas de substance mieux adaptée, dans les circonstances ordinaires, que l’eau ; car elle est facilement décomposée quand elle est rendue plus conductrice par l’addition d’acides ou de sels."
C’est en mesurant le volume de gaz dégagé, celui de l’oxygène, mais surtout celui de l’hydrogène moins soluble, que Faraday mesure la quantité d’électricité qui a circulé dans un circuit. Il nomme "volta-électromètre", l’appareil de mesure qu’il construit. Le nom sera ensuite contracté en "voltamètre".
Un volta-électromètre utilisé par Faraday.
(A course of six lectures on the various forces of matter, and their relations to each other. 1860)
Voir aussi :
Pour en savoir plus :
Histoire de l’oxygène. De l’alchimie à la chimie.
Voir aussi :
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