Alors ? Magie ? Sorcellerie ? Transmutation du plomb en or ? Non , rien de tout cela ! Simplement une curieuse expérience d'électrolyse, pour nous ,de microélectrolyse !

BASES

Pourquoi "Arbre de Saturne" ? Parce que cette expérience peut aussi se réaliser avec des sels de plomb;nous, nous emploierons du sulfate de cuivre, plus facile à trouver et à manipuler. Le but est donc de provoquer entre lame et lamelle l'électrolyse d'une solution métallique susceptible de former un dépôt cathodique : l'observation microscopique pendant l'opération est spectaculaire !

On sait qu'avec une faible densité de courant on obtient généralement à la cathode un dépôt métallique dur et adhérent, de peu d'intérêt dans notre cas. Par contre, avec une forte densité de courant les dépôts sont habituellement granuleux et peu adhérents. Ces dernières conditions, à éviter en galvanoplastie,conduisent par contre en observation microscopique à des résultats curieux, sous forme d'arborescences à développement rapide. Pour éviter des réactions secondaires, il est préférable d'utiliser des électrodes de même métal que celui du sel électrolysé. Les sels de plomb  sont aussi connus pour donner des figures particulièrement intéressantes. Mes essais correspondent à l'utilisation de sulfate de cuivre sous forme de solution aqueuse à 100g / l de So4Cu...mais il ne vous  en faudra que trois ou quatre gouttes ! Disons une grosse pincée dissoute dans l'eau distillée dans...un verre de montre !

LA CELLULE D' ELECTROLYSE 

Il vous faut :

Une lame, une lamelle, du fil de cuivre de 0,1mm de diamètre ou moins si possible ( un "poil" prélevé dans un conducteur très souple ), du papier d'aluminium  un adhésif résistant à l'eau ( le scotch " invisible " convient très bien ), et...beaucoup de minutie et de patience !

1  Premier adhésif immobilisant les électrodes au début  du montage.

2  Deuxième adhésif fixant le petit morceau de papier d'aluminium et l'appuyant ( contact électrique ) sur
    le fil servant d'électrode.

3  Fil de cuivre de 0,1mm servant d 'anode.

4  Fil de cuivre de 0,1 mm servant de cathode.

5  Papier d'aluminium en contact avec le fil de cuivre et facilitant la mise sous tension, ( par exemple avec un trombone ou une pince crocodile miniature ) la cellule étant sous le microscope.
  

6  Lame

7  Lamelle

A NOTER

- Bien donner à l'électrode anode une orientation perpendiculaire à la cathode,( qui sera, elle ,le "tronc" de l'arbre ! ).Plus l'anode sera large , plus le " feuillage "sera ...épanoui !

- Distance entre les électrodes : empirique, mais pas critique, cela, ainsi que  la tension appliquée, ne joue que sur la rapidité du phénomène. Essayez ente 3 et 5 mm.

CONDITIONS PRATIQUES 

 
  Mettre 3 à 4 gouttes de la solution So4Cu entre les deux fils de cuivre et poser une lamelle. Porter sous le microscope équipé d'un objectif le plus faible possible, et amener l'extrémité de la cathode vers le bord du champ ( il ne se passe rien au niveau de l'anode ! ). Appliquer une tension continue ( dans le bon sens : - à la cathode,+à l'anode ! ) comprise entre 2 et 4v5. La rapidité du phénomène est liée à la concentration de sels de cuivre, à l'éloignement des électrodes et à la tension ; il vous faudra peut-être faire plusieurs essais.
Pour ma part j'ai la chance d'avoir une alimentation stabilisée réglable très finement, ce qui est pratique pour doser le
voltage.
tension

Les réglages pour les photos qui suivent étaient : écartement entre les électrodes 3mm5, la tension de 2,7V. Le mieux est bien sûr de se servir de piles! L'effet est alors immédiat et des arborescences se développent rapidement de l'anode vers la cathode, à une vitesse qui dépend de la densité de courant, donc de la tension appliquée. Le champ est en général envahi en 10 à 30 secondes.

Encore une fois il y a intérêt à utiliser des électrodes de très faible diamètre ( 1/10 de mm est acceptable ) en raison de la profondeur de champ. Mais on ne peut pas utiliser le papier d'aluminium comme électrode : le courant ne passe pas, sans doute en raison d'un phénomène de polarisation anodique. L'arborescence s'arrête quand l'anode est épuisée ,qu'elle se recouvre de bulles de gaz qui empêchent la migration des électrons,ou qu'il y a ...un court-circuit !

Sur ces photos, on distingue en haut, l'anode. Le palmier (!) agrandi à droite qui correspond à la dixième photo, a été obtenu en 20 s environ, donc une photo toutes les 2 s .( Toucam Pro en épiscopie )
 

 Sur les deux images ci-dessus, on voit les détails de la cristallisation sur une cathode, et un autre arbre très touffu photographié en lumière transmise normale, donc évidemment on ne peut obtenir qu'une silhouette!
 

L'expérience est passionnante car le développement de cette "végétation métallique" est prodigieux et remplit d'admiration quand on pense à tous les ions qui se déchargent et à la vitesse de formation des cristaux de métal...

                                                                J                            Jean LEGRAND / JUIN 2004