Une canalisation reliée à du magnésium — exercice corrigé de chimie : thermodynamique et électrochimie (PT) (chapitre 3)

Une canalisation reliée à du magnésium

Électrochimie : thermodynamique et cinétique des réactions redox · niveau 2

Énoncé

Une canalisation d'acier enterrée est reliée, par un câble, à une anode de magnésium enterrée à quelques mètres. Potentiels mesurés par rapport à une électrode au sulfate de cuivre ( $+ 0.316 V$ par rapport à l'ESH) : magnésium en service $- 1.55 V$ ; critère de protection de l'acier $- 0.85 V$ . Le sol, très résistif, oppose $10 Ω$ entre l'anode et la canalisation.

Convertir ces potentiels par rapport à l'ESH. Expliquer pourquoi la canalisation est protégée.
La canalisation prend-elle le potentiel du magnésium ? Quel courant l'anode débite-t-elle au plus quand la canalisation est au critère de protection ?
Pourquoi utilise-t-on le magnésium dans les sols et le zinc ou l'aluminium en mer ?

Corrigé

Magnésium : $- 1, 55 + 0, 316 = - 1.23 V$ ; critère : $- 0, 85 + 0, 316 = - 0.53 V$ . Le magnésium s'oxyde dès $- 1.23 V$ ; relié à l'acier, il fournit des électrons qui abaissent le potentiel de la canalisation sous $- 0.53 V$ , où l'oxydation de l'acier est négligeable : la canalisation ne porte plus que la réduction du dioxygène, elle est cathode.
Non : anode et canalisation sont séparées par le sol, et l'écart de leurs potentiels est la chute ohmique $R I$ . La canalisation reste à un potentiel intermédiaire, près du critère ; au critère, $I = \frac{- 0 , 53 - ( - 1 , 23 )}{10} = 70 mA$ . Dire que la canalisation est « au potentiel du magnésium » est faux.
Dans un sol résistif, il faut une grande tension motrice pour faire passer le courant : le magnésium, très réducteur, la fournit. En mer, l'eau conduit bien ; le magnésium pousserait l'acier sous le mur de l'eau (surprotection : dihydrogène, fragilisation) et s'userait vite ; le zinc ou l'aluminium allié suffisent.