3.12 Les lois de l'électrolyse

            Faraday relie une machine électrostatique aux électrodes d'un voltamètre. Il remarque alors que la quantité de produits dégagés à son anode, par exemple, augmente proportionnellement avec le temps. Comme le flux de charges dQ / dt produites par la machine est constant, il résulte que le flux de charges qui traverse le voltamètre est constant et que la charge Q qui le traverse est proportionnelle au temps. La quantité de produits dégagés à son anode est donc proportionnelle à la charge Q qui traverse le voltamètre. Ceci constitue la première loi de l'électrolyse.

            Faraday remarque de plus que la quantité de produits dégagés à une électrode ne dépend pas de sa forme, ni de la concentration de la solution utilisée, mais seulement de la charge Q qui a traversée le voltamètre.

            Faraday reprend cette même expérience avec une pile électrique et non avec une machine électrostatique. Il remarque que la quantité de produits dégagés à une électrode est encore proportionnelle au temps. Comme il avait prouvé qu'elle est due au passage d'une charge Q durant ce laps de temps, il s'ensuit que la pile a causé un courant électrique I au voltamètre, selon notre équation (3.9.3).

            Faraday relie l'anode d'un voltamètre à la cathode d'un second, identique au premier; puis relie la borne positive de sa pile électrique à l'anode du premier voltamètre et la borne négative de sa pile électrique à la cathode du second voltamètre. Pareille configuration est dite en série. Il est raisonnable de supposer que le courant électrique qui traverse le premier voltamètre traverse également le second, et que la même charge Q va traverser les deux dans le même temps. De fait, Faraday remarque alors la production de la même quantité de produits aux deux cathodes et aux deux anodes.

            Faraday utilise maintenant des électrolytes différents dans ses deux voltamètres en série. Il trouve que, lorsque la masse d'hydrogène dégagée à la cathode est de 10^-3 kg, la masse d'oxygène dégagée à l'anode est de 8⋅10^-3 kg si l'électrolyte est de l'eau.

            Faraday peut montrer que la charge Q requise pour dégager une masse de 10^-3 kg d'hydrogène est de 9,65⋅10⁴ C. Il y a donc une charge bien déterminée qui dégage une masse donnée d'hydrogène, ou de tout autre élément.

            Le courant électrique dans l'électrolyte peut maintenant être décrit comme un mouvement physique des anions et cations, comme l'expérience de De La Rive l'exige, et comme une série de dissociations et recombinaisons successives, comme le suggéraient von Grothuss et Davy. Dans chaque cas, il y a un nombre donné d'anions qui quittent (ou semblent quitter) la région de l'anode et un nombre donné de cations qui y arrivent (ou semblent y arriver). Chaque anion et chaque cation porte une charge spécifique. La charge portée par l'ion positif d'hydrogène H ⁺ sera baptisée électron en 1891 par George Johnstone Stoney (1826-1911).