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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 530 — #538
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CHAPITRE 9 – OXYDORÉDUCTION
une solution d’ions zinc(II) Zn 2+ ) reliée à une deuxième demi-pile (électrode de cuivre trempant dans une solution d’ions cuivre(II) Cu
2+ ). Cette pile est notée conventionnellement :
Zn(s)/Zn
2+ //Cu
2+ /Cu(s).
Le zinc et le cuivre, métalliques, jouent le rôle de bornes de la pile. Par convention, la différence de potentiel électrique aux bornes d’une pile bénéficiant de la notation précédente
est égale, en grandeur et en signe au potentiel électrique de la borne métallique conductrice
de droite moins celui de la borne conductrice de gauche. La force électromotrice ( f .e.m.)
est la valeur limite de cette différence de potentiel électrique pour un courant nul à travers la
cellule. On parle aussi de tension à vide.
Cette situation est celle observée lorsque la pile est connectée à un voltmètre dont la
résistance interne est par construction très élevée.
2.2 Étude de la pile DANIELL
Observation expérimentale
Nous avons vu que la pile DANIELL est constituée de deux demi-piles engageant les couples
Zn 2+ /Zn(s) et Cu
2+ /Cu(s). La représentation schématique de la pile est :
Zn(s)/Zn
2+ //Cu
2+ /Cu(s).
Le circuit extérieur est relié à un voltmètre (voir la représentation du dispositif figure 9.4).
pont salin
V
Cu
Cu 2+
Zn
Zn 2+
FIGURE 9.4 – Pile DANIELL
Le pont salin est constitué d’un gel (agar-agar) saturé par une solution ionique type nitrate
de potassium K + NO
–
3 ou chlorure de potassium K + Cl
– .
Expérimentalement une différence de potentiel est observée entre les deux bornes de la pile,
le cuivre constitue le pôle positif tandis que le zinc constitue le pôle négatif. Si les deux pôles
de la pile sont désormais reliés à une résistance, l’électrode en zinc est attaquée alors que la
solution (bleue) contenant les ions cuivre (II) Cu
2+ se décolore. La différence de potentiel
observée ( f .e.m. ou tension à vide) dépend de la composition de la pile, c’est-à-dire de la
concentration en ions Cu
2+ et Zn 2+ .
On observe à 298 K les résultats expérimentaux suivants :
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CHAPITRE 9 – OXYDORÉDUCTION
une solution d’ions zinc(II) Zn 2+ ) reliée à une deuxième demi-pile (électrode de cuivre trempant dans une solution d’ions cuivre(II) Cu
2+ ). Cette pile est notée conventionnellement :
Zn(s)/Zn
2+ //Cu
2+ /Cu(s).
Le zinc et le cuivre, métalliques, jouent le rôle de bornes de la pile. Par convention, la différence de potentiel électrique aux bornes d’une pile bénéficiant de la notation précédente
est égale, en grandeur et en signe au potentiel électrique de la borne métallique conductrice
de droite moins celui de la borne conductrice de gauche. La force électromotrice ( f .e.m.)
est la valeur limite de cette différence de potentiel électrique pour un courant nul à travers la
cellule. On parle aussi de tension à vide.
Cette situation est celle observée lorsque la pile est connectée à un voltmètre dont la
résistance interne est par construction très élevée.
2.2 Étude de la pile DANIELL
Observation expérimentale
Nous avons vu que la pile DANIELL est constituée de deux demi-piles engageant les couples
Zn 2+ /Zn(s) et Cu
2+ /Cu(s). La représentation schématique de la pile est :
Zn(s)/Zn
2+ //Cu
2+ /Cu(s).
Le circuit extérieur est relié à un voltmètre (voir la représentation du dispositif figure 9.4).
pont salin
V
Cu
Cu 2+
Zn
Zn 2+
FIGURE 9.4 – Pile DANIELL
Le pont salin est constitué d’un gel (agar-agar) saturé par une solution ionique type nitrate
de potassium K + NO
–
3 ou chlorure de potassium K + Cl
– .
Expérimentalement une différence de potentiel est observée entre les deux bornes de la pile,
le cuivre constitue le pôle positif tandis que le zinc constitue le pôle négatif. Si les deux pôles
de la pile sont désormais reliés à une résistance, l’électrode en zinc est attaquée alors que la
solution (bleue) contenant les ions cuivre (II) Cu
2+ se décolore. La différence de potentiel
observée ( f .e.m. ou tension à vide) dépend de la composition de la pile, c’est-à-dire de la
concentration en ions Cu
2+ et Zn 2+ .
On observe à 298 K les résultats expérimentaux suivants :
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