3.5 La découverte de l'électrolyse

            En 1800, pour obtenir de bons contacts électriques entre les bornes de leur pile électrique et leurs fils conducteurs, William Nicholson (1753-1815) et sir Anthony Carlisle (1768-1840) placent une goutte d'eau, un assez bon conducteur, à chacun des points où fils et bornes se rencontrent. Ces gouttes d'eau jouent alors le même rôle que la soudure aujourd'hui. Ils remarquent alors que des petites bulles de gaz s'échappent des gouttes d'eau conductrices lorsque la pile électrique fonctionne.

            Ils décident alors de placer les deux fils reliés aux deux bornes de la pile dans un bocal d'eau. Ils remarquent que des gaz sont produits autour des deux fils immergés. Ils recueillent les gaz produits: celui au fil négatif brûle dans l'air; celui au fil positif entretient la combustion. Ils trouvent que le gaz au fil négatif est de l'hydrogène, gaz identifié par Henry Cavendish (1731-1810), et que le gaz collecté au fil positif est de l'oxygène, découvert par Priestley en 1774.

            Ils remarquent, en utilisant des fils de platine, que le volume d'hydrogène est le double de celui de l'oxygène. Ils comprennent qu'ils viennent de décomposer l'eau en ses deux constituants, l'oxygène et l'hydrogène. Cavendish, lui, avait uni les mêmes gaz dans ces mêmes proportions pour en faire de l'eau sous l'action d'étincelles électriques.

            William Hyde Wollaston (1766-1828) montre en 1800 que l'eau se décompose aussi bien par l'électricité produite par une machine électrostatique que par une pile de Volta: ces deux "machines" permettent donc de créer toutes deux des courants électriques.

            Encore en 1800, sir Humphrey Davy remarque que plus l'oxydation des plaques de sa pile est importante pour un temps donné, plus celle-ci est capable de décomposer de l'eau ou de donner des chocs électriques importants. En 1807, par décomposition électrique, il produit le potassium à partir de la potasse en fusion ainsi que le sodium à partir de la soude en fusion; en 1808 il produit le baryum, le strontium, le calcium et le magnésium.

En 1806, Theodor von Grothuss (1785-1822) suggère que les fils, chargés par la pile électrique, décomposent, par action électrique, les molécules dans leur voisinage. Dans le cas des molécules d'eau, le fil positif attire l'oxygène d'une molécule, chargé négativement, et repousse l'hydrogène de la même molécule, chargé positivement, la brisant ainsi; le fil négatif attire l'hydrogène positif d'une autre molécule et en repousse l'oxygène négatif, brisant lui-aussi la molécule. Évidemment, ces forces électriques diminuent avec la distance de chaque fil chargé. La partie attirée par le fil est dégagée sous forme de gaz, dans notre cas; l'autre partie, chargée, attaque la molécule voisine et en cause la décomposition. Toutes les molécules sont décomposées, l'une après l'autre. Mais, dans la plupart des cas, soit hors de la région proche des fils, l'oxygène négatif et hydrogène positif se recombinent pour refaire de l'eau vu leur force d'attraction.