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Problème
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34
Médaille d’or olympique

RAI/ANA : Communiquer sur les étapes de résolution
COM : Rédiger un compte-rendu scientifiquement rigoureux

Teddy Riner embrassant sa médaille d'or olympique

Les médailles olympiques doivent avoir un diamètre minimum de 60 mm et une épaisseur de 3,0 mm. Celles des Jeux olympiques de Rio avaient un diamètre de 85 mm. La médaille d’or contient plus de 91 % d’argent et du cuivre. Elle n’est en fait recouverte que d’une fine couche d’or déposée par galvanoplastie.

La médaille d’or olympique de Teddy Riner de 2016 à Rio est-elle en vermeil ?
Voir les réponses

Doc. 1
Méthode de plaquage or par galvanoplastie

Une fine couche d’or peut être déposée par électrolyse sur un support métallique grâce à un électrolyte aqueux contenant des ions or Au3+(aq)\text{Au}^{3+}(\text{aq}) et une électrode en platine.

Le support à plaquer doit être préalablement nettoyé à l’acide et compose la deuxième électrode de ce système.

Doc. 2
Normes françaises

  • Le vermeil est un bijou en argent recouvert d’une couche d’or de 5,0 μm minimum.
  • Un bijou plaqué or correspond à une couche de 3,0 μm d’or minimum.
  • Les bijoux dorés à l’or fin présentent une couche d’or inférieure à 3,0 μm d’épaisseur.

Doc. 3
Conditions expérimentales

Pour une galvanoplastie :
  • durée de l’électrolyse : Δt=2,0\Delta t = 2{,}0 h ;
  • intensité du courant de l’électrolyse : I=1,2I = 1{,}2 A.

L’électrolyte est constitué de chlorure d’or (Au3+(aq)  ;  3  Cl(aq))(\text{Au}^{3+}(\text{aq}) \; ; \; 3\; \text{Cl}^-(\text{aq})) ainsi que d'agents de brillance.

Données

  • Couple d'oxydoréduction : Au3+(aq)/Au(s)\text{Au}^{3+}\text{(aq)/Au(s)}
  • Masse molaire atomique de l’or : M(Au)=197M(\text{Au}) = 197 g·mol‑1
  • Masse volumique de l’or : ρ(Au)=19,3\rho(\text{Au}) = 19{,}3 g·cm‑3
  • Constante de Faraday : F=9,65×104F = 9{,}65 \times 10^4 C·mol‑1

Retour sur la problématique du chapitre


35
Restauration d’un canon par électrolyse

COM : Rédiger correctement une résolution d'exercice
APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

Un canon de navire est resté deux siècles au fond de la mer. Lorsqu’il a été remonté à la surface, il était couvert de concrétions marines formant une gangue de plusieurs centimètres d’épaisseur. Celle-ci peut être éliminée par une première électrolyse.
Une seconde électrolyse est nécessaire afin d’éliminer les ions chlorure Cl(aq)\text{Cl}^-(\text{aq}) imprégnant le métal pour éviter la corrosion du canon une fois à l’air libre. Cette étape est appelée la déchloruration.

1. Réaliser un schéma précis et légendé du montage.
Couleurs
Formes
Dessinez ici

2. Écrire la demi-équation de la réaction électrochimique ayant lieu à la cathode lors de la première électrolyse.


3. Calculer le volume de gaz produit.
Voir les réponses

Traitement de la gangue par électrolyse

Le canon est plongé dans une solution aqueuse d’hydroxyde de potassium (K+(aq)  ;  HO(aq))(\text{K}^+(\text{aq}) \; ; \; \text{HO}^-(\text{aq})) à 2 % et constitue la cathode de l’électrolyseur, l’anode étant une sorte de cage en grillage d’inox entourant le canon. Sous l’action d’un courant de 10,0\text{10,0} A, un dégagement gazeux de dihydrogène H2(g)\text{H}_2(\text{g}) est observé sur le canon. Ce traitement dure 800\text{800} h. Le dégagement gazeux se produit entre la gangue et la partie en fer. Ainsi, les bulles permettent aux concrétions de se détacher du canon.

Données

  • Couples d'oxydoréduction : Cl2(g)/Cl(aq)\text{Cl}_2\text{(g)/Cl}^-(\text{aq}), H2O(l)/H2(g)\text{H}_2\text{O(l)/H}_2(\text{g}) et O2(g)/H2O(l)\text{O}_2\text{(g)/H}_2\text{O(l)}
  • Volume molaire des gaz à 20 °C : Vm=24,0V_\text{m} = 24{,}0 L·mol‑1
  • Constante de Faraday : F=9,65×104F = 9{,}65 \times 10^4 C·mol‑1
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