Exercices de chimie des solides
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présence de sélénium, dont l’activité est variable. Les réactions d’électrodes
sont donc :
−Électrode 1 : Ag(électrode 1) = Ag
+ (ES) + e
−
−Électrode 2 : Ag(dans Ag 2 Te) = Ag
+ (ES) + e
−
En éliminant les potentiels électrochimiques des électrons et des ions Ag
+ , la
force électromotrice de la pile est alors :
FE = µ Ag (1) − µ Ag (2) = −RT Ln a Ag (2)
e) Pt 1 |Ga (liq), Ga 2 O 3 |ZrO 2 -CaO (ES)|Ni-Ga, Ga 2 O 3 |Pt 2
C’est encore une pile à O
2− , puisque l’électrolyte solide est constitué de zircone partiellement substituée à l’oxyde de calcium divalent, conduisant à la
formation de lacunes anioniques. Il faut encore faire apparaître l’oxygène gazeux dans chaque réaction d’électrode :
−Électrode 1 : 2Ga + 3/2O 2 = Ga 2 O 3
avec ∆G
◦ (Ga 2 O 3 ) = −RT Ln K = RT Ln[PO 2 (1)]
3/2
−Électrode 2 : 2 Ga en solution solide avec le nickel + 3/2O 2 = Ga 2 O 3
avec ∆G
◦ (Ga 2 O 3 ) = −RT Ln K = RT Ln[PO 2 (2)]
3/2 + RT Ln(a Ga )
2
À chaque interface Électrode – ES, on doit toujours considérer l’équilibre
virtuel :
1/2O 2 + 2 e
− = O
2−
ce qui conduit à la fem déjà vue :
E =
RT
4F
Ln
P O2 (2)
P O2 (1)
Il vient alors :
E = RT /4F
2/3∆G
◦ (Ga 2 O 3 ) − 2/3 RT Ln(a Ga )
2
− (2/3∆G
◦ (Ga 2 O 3 )
Soit :
Ln(a Ga )E = −RT Ln(a Ga ) /3F
f) Pt 1 | Fe, FeO|ZrO 2 -CaO (ES)|Fe-Ni, (Fe-Ni)O|Pt 2
Là encore, il s’agit d’extraire l’expression de la pression d’oxygène des
constantes d’équilibre des 2 compartiments.
– Électrode 1 :
Fe + 1/2O 2 = FeO
avec ∆G
◦ (FeO) = −RT Ln K = RT Ln[PO 2 (1)]
1/2