L’essentiel du cours 783
2 Piles et potentiels standard
Nous venons de voir qu’il existe des réactions d’oxydo-réduction consistant en un transfert spontané
d’électrons entre deux espèces.
Peut-on utiliser ces transferts d’électrons pour générer un courant dans un circuit
électrique et transformer ainsi une énergie chimique en une énergie électrique ?
Oui, c’est le principe d’une pile électrochimique. L’idée est de faire en sorte que l’échange
d’électrons ne se fasse pas directement entre l’oxydant et le réducteur mais par l’intermédiaire
d’un circuit électrique. Pour cela on les place dans deux compartiments différents, appelés demipiles, constitués chacun d’une solution électrolytique et d’une électrode métallique.
En reliant les solutions électrolytiques par une jonction (par exemple un pont salin) et les électrodes par un circuit électrique, le courant va pouvoir circuler sous forme d’un courant ionique
dans les solutions et d’un courant d’électrons dans le circuit électrique.
L’électrode où la réaction d’oxydation a lieu est appelée anode tandis que l’électrode où la
réaction de réduction a lieu est appelée cathode.
Définition : Anode et cathode
Afin d’étudier différentes piles, nous avons
préparé cinq solutions aqueuses, concernant
des couples différents, à la concentration
c = 0,010 mol · L
−1 (les solutions 3 et 4
contiennent en outre de l’acide sulfurique
à 0,5 mol · L
−1 ). Chaque solution est placée
dans un bécher dans lequel plonge une électrode métallique. Les demi-piles 1, 2, 3 et 4
sont reliées chacune à la demi-pile 0 par un
pont salin constitué d’un tube rempli d’un
gel contenant 0,5 mol · L
−1 de nitrate de potassium (K
+ NO
–
3 ).
0
1
2
V
-
+
E 1 − E 0
E 2 − E 0
Électrode métallique
Pont salin
Solution
Composition
Ion
Électrode
Couple
0
AgNO 3
Ag
+
Ag
Ag
+ /Ag
1
CuSO 4
Cu
2+
Cu
Cu
2+ /Cu
2
ZnSO 4
Zn
2+
Zn
Zn
2+ /Zn
3
(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 ,6 H 2 O + Fe(NO 3 ) 3 ,9 H 2 O Fe
2+ , Fe
3+
Pt
Fe
3+ /Fe
2+
4
(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 ,6 H 2 O
Fe
2+
Fe
Fe
2+ /Fe
Comment caractériser les piles ainsi formées ?
Pour chaque pile ainsi formée, nous avons mesuré sa tension à vide, appelée force électromotrice (f.e.m.), à l’aide d’un potentiomètre (voltmètre à très haute résistance d’entrée) branché aux
bornes de ses deux électrodes. On accède ainsi à la différence de potentiels entre les deux demi-piles
la constituant. Le potentiel d’une demi-pile, appelé aussi potentiel d’électrode, est noté E. Nos
résultats sont présentés ci-dessous.
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
2 Piles et potentiels standard
Nous venons de voir qu’il existe des réactions d’oxydo-réduction consistant en un transfert spontané
d’électrons entre deux espèces.
Peut-on utiliser ces transferts d’électrons pour générer un courant dans un circuit
électrique et transformer ainsi une énergie chimique en une énergie électrique ?
Oui, c’est le principe d’une pile électrochimique. L’idée est de faire en sorte que l’échange
d’électrons ne se fasse pas directement entre l’oxydant et le réducteur mais par l’intermédiaire
d’un circuit électrique. Pour cela on les place dans deux compartiments différents, appelés demipiles, constitués chacun d’une solution électrolytique et d’une électrode métallique.
En reliant les solutions électrolytiques par une jonction (par exemple un pont salin) et les électrodes par un circuit électrique, le courant va pouvoir circuler sous forme d’un courant ionique
dans les solutions et d’un courant d’électrons dans le circuit électrique.
L’électrode où la réaction d’oxydation a lieu est appelée anode tandis que l’électrode où la
réaction de réduction a lieu est appelée cathode.
Définition : Anode et cathode
Afin d’étudier différentes piles, nous avons
préparé cinq solutions aqueuses, concernant
des couples différents, à la concentration
c = 0,010 mol · L
−1 (les solutions 3 et 4
contiennent en outre de l’acide sulfurique
à 0,5 mol · L
−1 ). Chaque solution est placée
dans un bécher dans lequel plonge une électrode métallique. Les demi-piles 1, 2, 3 et 4
sont reliées chacune à la demi-pile 0 par un
pont salin constitué d’un tube rempli d’un
gel contenant 0,5 mol · L
−1 de nitrate de potassium (K
+ NO
–
3 ).
0
1
2
V
-
+
E 1 − E 0
E 2 − E 0
Électrode métallique
Pont salin
Solution
Composition
Ion
Électrode
Couple
0
AgNO 3
Ag
+
Ag
Ag
+ /Ag
1
CuSO 4
Cu
2+
Cu
Cu
2+ /Cu
2
ZnSO 4
Zn
2+
Zn
Zn
2+ /Zn
3
(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 ,6 H 2 O + Fe(NO 3 ) 3 ,9 H 2 O Fe
2+ , Fe
3+
Pt
Fe
3+ /Fe
2+
4
(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 ,6 H 2 O
Fe
2+
Fe
Fe
2+ /Fe
Comment caractériser les piles ainsi formées ?
Pour chaque pile ainsi formée, nous avons mesuré sa tension à vide, appelée force électromotrice (f.e.m.), à l’aide d’un potentiomètre (voltmètre à très haute résistance d’entrée) branché aux
bornes de ses deux électrodes. On accède ainsi à la différence de potentiels entre les deux demi-piles
la constituant. Le potentiel d’une demi-pile, appelé aussi potentiel d’électrode, est noté E. Nos
résultats sont présentés ci-dessous.
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
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