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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 529 — #537
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ÉTUDE DES PILES
est une médiamutation : le manganèse de nombre d’oxydation +VII et +II est transformé
en manganèse de nombre d’oxydation intermédiaire égal à +IV.
2 Étude des piles
2.1 Définitions, structure d’une pile
Pile et demi-pile
Une pile est un dispositif chimique susceptible de fournir de l’énergie électrique (circulation
d’électrons) à un circuit extérieur. Elle est constituée de deux demi-piles contenant les deux
membres d’un couple oxydant-réducteur. Dans de nombreuses situations il est nécessaire de
séparer physiquement les espèces chimiques des deux demi-piles. Chaque demi-pile constitue alors une cellule distincte dont la communication est assurée par une circulation d’ions
(pont ionique ou pont salin entre les deux demi-piles).
Électrodes, schématisation d’une pile
Une électrode est un système constitué de deux phases conductrices en contact pouvant être
le siège d’un transfert de charge (d’une phase vers l’autre). La séparation entre ces deux
phases (qui correspond physiquement à une surface dans l’espace) est notée par un trait /.
Ces deux phases diffèrent par la nature des porteurs de charge : dans une phase la conduction
est assurée en général par les électrons (c’est très souvent un métal, ce peut aussi être du
graphite qui est un conducteur électronique), dans l’autre phase la conduction est assurée par
des ions ; il s’agit donc d’un électrolyte. C’est essentiellement le conducteur électronique qui
est en contact avec l’extérieur (il constitue alors une des bornes de la pile).
Lorsque la réaction de transfert d’électron à l’interface entre les deux conducteurs correspond à une réduction, l’électrode est qualifiée de cathode. Lorsque la réaction de transfert
d’électron à l’interface entre les deux conducteurs correspond à une oxydation, l’électrode
est qualifiée d’anode.
Définition
Une pile est la réunion de deux électrodes (ou demi-piles). Pour assurer la séparation parfois
nécessaire entre les deux demi-piles, tout en assurant le contact électrique, on utilise un pont
salin dans lequel il existe des ions mais la nature du milieu (gel ou verre poreux) empêche le
mélange par convection.
Le pont salin est représenté symboliquement par //.
Exemple de schématisation de pile
Soit une demi-pile constituée d’une électrode de platine trempant dans une solution contenant un mélange des ions fer(III) Fe 3+ et fer(II) Fe 2+ . Cette demi-pile est notée Pt/Fe 3+ ,Fe 2+ //.
Considérons la pile DANIELL constituée d’une demi-pile (électrode de zinc trempant dans
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est une médiamutation : le manganèse de nombre d’oxydation +VII et +II est transformé
en manganèse de nombre d’oxydation intermédiaire égal à +IV.
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2.1 Définitions, structure d’une pile
Pile et demi-pile
Une pile est un dispositif chimique susceptible de fournir de l’énergie électrique (circulation
d’électrons) à un circuit extérieur. Elle est constituée de deux demi-piles contenant les deux
membres d’un couple oxydant-réducteur. Dans de nombreuses situations il est nécessaire de
séparer physiquement les espèces chimiques des deux demi-piles. Chaque demi-pile constitue alors une cellule distincte dont la communication est assurée par une circulation d’ions
(pont ionique ou pont salin entre les deux demi-piles).
Électrodes, schématisation d’une pile
Une électrode est un système constitué de deux phases conductrices en contact pouvant être
le siège d’un transfert de charge (d’une phase vers l’autre). La séparation entre ces deux
phases (qui correspond physiquement à une surface dans l’espace) est notée par un trait /.
Ces deux phases diffèrent par la nature des porteurs de charge : dans une phase la conduction
est assurée en général par les électrons (c’est très souvent un métal, ce peut aussi être du
graphite qui est un conducteur électronique), dans l’autre phase la conduction est assurée par
des ions ; il s’agit donc d’un électrolyte. C’est essentiellement le conducteur électronique qui
est en contact avec l’extérieur (il constitue alors une des bornes de la pile).
Lorsque la réaction de transfert d’électron à l’interface entre les deux conducteurs correspond à une réduction, l’électrode est qualifiée de cathode. Lorsque la réaction de transfert
d’électron à l’interface entre les deux conducteurs correspond à une oxydation, l’électrode
est qualifiée d’anode.
Définition
Une pile est la réunion de deux électrodes (ou demi-piles). Pour assurer la séparation parfois
nécessaire entre les deux demi-piles, tout en assurant le contact électrique, on utilise un pont
salin dans lequel il existe des ions mais la nature du milieu (gel ou verre poreux) empêche le
mélange par convection.
Le pont salin est représenté symboliquement par //.
Exemple de schématisation de pile
Soit une demi-pile constituée d’une électrode de platine trempant dans une solution contenant un mélange des ions fer(III) Fe 3+ et fer(II) Fe 2+ . Cette demi-pile est notée Pt/Fe 3+ ,Fe 2+ //.
Considérons la pile DANIELL constituée d’une demi-pile (électrode de zinc trempant dans
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