9.2. Piles
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
Dans le cas d’une réaction d’oxydoréduction plus compliquée, équilibrer par la méthode des n. o.
peut s’avérer très utile. Cela consiste à rechercher l’écriture des demi-équations en s’aidant des
n. o. d’oxydation, puis à les sommer après multiplication par les coefficients adéquats (voir
ci-dessus et exercices de ce chapitre).
9.2 PILES
z Description et définitions
Une pile est un générateur électrochimique dont le fonctionnement est associé à la progression
d’une réaction d’oxydoréduction.
Contrairement aux systèmes étudiés précédemment, il n’y a pas de contact direct entre
l’oxydant et le réducteur. La pile comporte deux électrodes séparées, l’une est le siège de
l’oxydation, l’autre le siège de la réduction ; les électrons sont conduits du réducteur à l’oxydant
par un fil métallique extérieur. À l’intérieur de la pile, la conduction du courant est assurée par le
déplacement d’ions.
Tant que la réaction progresse (∆ r G < 0), les électrodes sont à des potentiels différents ce qui
permet au générateur de fournir de l’énergie électrique. Lorsque la réaction d’oxydoréduction a
atteint son état d’équilibre (∆ r G = 0), les électrodes sont au même potentiel, la pile est morte.
L’électrode où se produit l’oxydation est appelée anode. C’est le pôle négatif de la pile.
L’électrode où se produit la réduction est appelée cathode. C’est le pôle positif de la pile. Tant
que la pile n’est pas morte, la cathode se trouve à un potentiel E C supérieur au potentiel E A de
l’anode.
ANODE et CATHODE ne possèdent pas les mêmes signes dans une pile et dans un
électrolyseur. Lors d’une électrolyse, l’anode (toujours le siège de l’oxydation) est le pôle
positif ; la cathode (toujours le siège de la réduction)est le pôle négatif. C’est le générateur
externe qui impose la polarité aux électrodes qui lui sont reliées.
L’exercice 9.12 illustre le fonctionnement d’une pile et donne un schéma.
z Fem et fem standard d’une pile
La force électromotrice (fem) d’une pile est la valeur maximale de la différence de potentiel entre
la cathode et l’anode : E = E C – E A , c’est-à-dire la ddp en circuit ouvert (la pile ne débite pas). On a :
∆ r G = – n F E
(9.4)
n est le nombre d’électrons échangés entre le réducteur et l’oxydant, et F la constante de Faraday
(F = 96485 ≈ 96500 C.mol
–1 ).
Pour la réaction de pile suivante, considérée à 25 °C, et dont le quotient réactionnel est Q :
n 2 Ox 1 + n 1 Red 2 → n 1 Ox 2 + n 2 Red 1
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Dans le cas d’une réaction d’oxydoréduction plus compliquée, équilibrer par la méthode des n. o.
peut s’avérer très utile. Cela consiste à rechercher l’écriture des demi-équations en s’aidant des
n. o. d’oxydation, puis à les sommer après multiplication par les coefficients adéquats (voir
ci-dessus et exercices de ce chapitre).
9.2 PILES
z Description et définitions
Une pile est un générateur électrochimique dont le fonctionnement est associé à la progression
d’une réaction d’oxydoréduction.
Contrairement aux systèmes étudiés précédemment, il n’y a pas de contact direct entre
l’oxydant et le réducteur. La pile comporte deux électrodes séparées, l’une est le siège de
l’oxydation, l’autre le siège de la réduction ; les électrons sont conduits du réducteur à l’oxydant
par un fil métallique extérieur. À l’intérieur de la pile, la conduction du courant est assurée par le
déplacement d’ions.
Tant que la réaction progresse (∆ r G < 0), les électrodes sont à des potentiels différents ce qui
permet au générateur de fournir de l’énergie électrique. Lorsque la réaction d’oxydoréduction a
atteint son état d’équilibre (∆ r G = 0), les électrodes sont au même potentiel, la pile est morte.
L’électrode où se produit l’oxydation est appelée anode. C’est le pôle négatif de la pile.
L’électrode où se produit la réduction est appelée cathode. C’est le pôle positif de la pile. Tant
que la pile n’est pas morte, la cathode se trouve à un potentiel E C supérieur au potentiel E A de
l’anode.
ANODE et CATHODE ne possèdent pas les mêmes signes dans une pile et dans un
électrolyseur. Lors d’une électrolyse, l’anode (toujours le siège de l’oxydation) est le pôle
positif ; la cathode (toujours le siège de la réduction)est le pôle négatif. C’est le générateur
externe qui impose la polarité aux électrodes qui lui sont reliées.
L’exercice 9.12 illustre le fonctionnement d’une pile et donne un schéma.
z Fem et fem standard d’une pile
La force électromotrice (fem) d’une pile est la valeur maximale de la différence de potentiel entre
la cathode et l’anode : E = E C – E A , c’est-à-dire la ddp en circuit ouvert (la pile ne débite pas). On a :
∆ r G = – n F E
(9.4)
n est le nombre d’électrons échangés entre le réducteur et l’oxydant, et F la constante de Faraday
(F = 96485 ≈ 96500 C.mol
–1 ).
Pour la réaction de pile suivante, considérée à 25 °C, et dont le quotient réactionnel est Q :
n 2 Ox 1 + n 1 Red 2 → n 1 Ox 2 + n 2 Red 1