⏱️DURÉE30 min
🎯DIFFICULTÉFacile
👶ÂGEDès 10 ans
🧹PROPRETÉPropre
🏠LIEUIntérieur
✅TAUX DE RÉUSSITE85%
L'eau (H₂O) est composée d'hydrogène et d'oxygène. Avec une simple pile et deux fils, tu peux la décomposer en ces deux gaz — et même les collecter ! C'est le principe de l'hydrogène vert.
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Activité à faire toute l'année, en famille ou en classe !
🧪 Matériel nécessaire
- ✏️ Crayons à papier bien taillés (graphite conducteur) 2 · maison
- 🔋 Pile 9V (ou 2 piles AA en série) 1 · maison / supermarché
- 🔌 Fils électriques avec pinces crocodile 2 · électronique
- 🧂 Sel de table 1 cuillère à café · déjà dans la cuisine
- 🥛 Verre d'eau 1 · déjà dans la cuisine
📋 Étapes de l’expérience
1
Préparer l'électrolyte
Dissolvez 1 cuillère à café de sel dans un verre d'eau. L'eau salée conduit mieux l'électricité que l'eau pure — c'est l'électrolyte.
💡 Du bicarbonate de soude fonctionne aussi et évite de produire du chlore gazeux (plus sûr).
2
Assembler le circuit
Taillez les crayons en pointe des deux côtés. Attachez un fil à chaque crayon. Plongez les pointes dans l'eau salée à 2 cm l'un de l'autre. Connectez les fils à la pile (+ et -).
💡 Les deux crayons ne doivent pas se toucher — court-circuit !
3
Observer les bulles
Des bulles apparaissent sur les deux crayons ! La cathode (-) produit 2x plus de bulles (hydrogène H₂). L'anode (+) produit 1x des bulles (oxygène O₂). L'eau se décompose devant vous !
💡 Inversez les fils : les bulles échangent de côté — preuve que c'est bien l'électricité qui dirige la réaction.
🤓 Pourquoi ça marche ?
L'électrolyse est l'inverse de la pile : on force un courant électrique dans une solution pour provoquer une réaction chimique. À la cathode (pôle -), les ions H⁺ de l'eau captent des électrons et forment de l'hydrogène gazeux : 2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑ À l'anode (pôle +), les ions OH⁻ de l'eau cèdent leurs électrons et forment de l'oxygène : 4OH⁻ → O₂↑ + 2H₂O + 4e⁻ Le rapport est 2:1 — 2 fois plus d'hydrogène que d'oxygène — exactement comme dans la formule H₂O ! C'est le principe de l'hydrogène vert : en utilisant de l'électricité renouvelable (solaire, éolienne) pour électrolyser l'eau, on produit de l'hydrogène propre utilisable comme carburant.
Concepts scientifiques
électrolyseoxydoréductionélectrodescathode/anodehydrogène vert
📚 Au programme scolaire : 4ème – Terminale
🔭 La science en détail
Décomposer l'eau exige un minimum théorique de 1,23 V ; en pratique, la lenteur des réactions aux électrodes — les surtensions — impose plutôt 1,8 à 2 V, d'où le confort d'une pile de 9 V. À la cathode, l'eau est réduite : 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻. À l'anode, avec du bicarbonate, elle est oxydée : 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻. Le bilan global, 2H₂O → 2H₂ + O₂, impose le rapport 2:1 des volumes de gaz : quatre électrons produisent deux molécules de dihydrogène mais une seule de dioxygène. Avec du sel, les ions chlorure prennent le dessus à l'anode (2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻) : c'est l'origine du chlore.
La loi de Faraday relie gaz produit et courant : il faut 96 485 coulombs par mole d'électrons. Avec les 10 à 20 milliampères typiques de votre montage, un seul millilitre d'hydrogène demande dix à vingt minutes — les électrolyseurs industriels, eux, travaillent en milliers d'ampères. C'est la brique de l'hydrogène dit vert : alimentés par de l'électricité solaire ou éolienne, des électrolyseurs à membrane transforment l'eau en carburant stockable avec un rendement de 60 à 80 %.
Pour les ados et les parents curieux 🤓
⚠️ Sécurité
⚠️
Avec du sel, l'anode peut produire du chlore — aérez bien. Préférez le bicarbonate.
⚠️
Faites l'expérience loin des flammes (l'hydrogène est inflammable)
⚠️
Pile 9V max — pas de prise électrique
🛠️ Ça n’a pas marché ? Les ratés les plus fréquents
🚀 Pour aller plus loin
✨ Récupérez les gaz dans des tubes retournés remplis d'eau et comparez les volumes (ratio 2:1)
✨ Testez différents sels : NaCl, NaHCO₃ — les bulles sont-elles identiques ?
✨ Mesurez l'intensité du courant avec un multimètre et calculez l'énergie consommée
📜 La petite histoire
L'électrolyse de l'eau est née dans les semaines qui ont suivi l'invention de la pile. En mai 1800, à Londres, le chimiste William Nicholson et le chirurgien Anthony Carlisle construisent une pile voltaïque d'après la lettre que Volta vient d'adresser à la Royal Society — avant même sa publication officielle. En plongeant les fils dans l'eau, ils observent des bulles : hydrogène d'un côté, oxygène de l'autre. C'est la première décomposition de l'eau par l'électricité, et la confirmation directe que l'eau est un composé, comme Lavoisier le soutenait depuis les années 1780. Votre montage à deux crayons reproduit leur expérience fondatrice.
💡 Bon à savoir : La production de gaz est assez lente avec une simple pile et demande de la patience pour collecter un volume visible. Il faut aussi veiller à ce que les deux fils ne se touchent pas sous l'eau pour éviter un court-circuit.
🔬
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❓ Questions fréquentes
Est-ce que l'expérience de l'électrolyse est dangereuse pour les enfants ?
Réalisée avec une pile de 9V, cette expérience est parfaitement sûre. Les quantités de gaz produites sont infimes, mais il faut rester sous la surveillance d'un adulte et éviter d'approcher une flamme des bulles par précaution.
Pourquoi doit-on ajouter du sel ou du bicarbonate dans l'eau ?
L'eau pure conduit très mal l'électricité. Ajouter un peu de sel ou de bicarbonate de soude permet au courant de circuler plus facilement entre les deux fils pour lancer la réaction chimique de séparation.
Comment différencier l'hydrogène de l'oxygène pendant l'expérience ?
Observe bien les bulles : il y en a deux fois plus sur le fil relié à la borne négative, c'est l'hydrogène. L'oxygène se forme plus lentement sur le fil relié à la borne positive, respectant la recette H₂O.
Peut-on vraiment utiliser l'hydrogène comme carburant ?
Oui, c'est une énergie d'avenir ! L'hydrogène produit par électrolyse peut être stocké puis transformé en électricité dans une pile à combustible pour faire rouler des bus ou des voitures sans polluer.
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