pourquoi ox et réd associés dans une demi-pile ?

[pcpc]

Bonjour, en regardant le principe de la pile DAniell, je me suis demandé pourquoi la lame de zinc trempait dans une solution contenant des ions zinc ? En effet, la réaction qui se produit est entre cu2+ et Zn, ce qui produit Cu et Zn2+. Donc la pile ne fonctionnerait-elle pas si l'on remplaçait les ions zinc dans le bécher contenant la lame de zinc par d'autres ions ne réagissant pas avec Zn évidemment). Dans toutes les piles constituées de demi-piles, on associe pour les demi-piles les éléments oxydant et réducteur d'un même couple. Je ne vois aps pourquoi chimiquement. Par contre, si je regarde l'équation de Nernst, je comprend que le potentiel ne serait pas calculable, log de zéro 'nétant pas défini.
donc en gros, mathématiquement, je comprends que si on n'a pas un ox et un réd associé, le potentiel n'est pas calculable mais chimiquement, je ne comprends pas pourquoi le transfert d'é entre Cu2+ et Zn ne pourrait pas avoir lieu sans Zn2+ qui n'apparaît que comme produit.
MErci d'avance de toute explication pouvant m'éclairer.
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[RuBisCO]

Bonjour,
Le principe d'une pile, c'est de pouvoir utiliser des électrons produits. Pour cela, les deux demi-couples doivent être séparés, ainsi l'échange d'électrons se fait par le biais du conducteur, et on peut s'en servir au passage.
Si on mélange les deux demi-couples, l'échange d'électrons se fait directement, donc pas de courant utilisable !

[pcpc]

merci pour ta réponse mais j'ai pas dû bien m'exprimer. J'ai pas parlé de mélanger les demi-piles, j'ai demandé pourquoi dans une demi-pile, on associe forcément le réducteur Zn (qui est le réactif) à son oxydant associé. Si je prends une pile constituée par 2 béchers: le 1er contenant lame de Cu et solution de Cu2+ et l'autre contenant lame de Zn et solution ne contenant pas Zn2+ (autre ion ne réagissant pas avec Zn), pourquoi elle ne fonctionnerait pas ? En effet, je ne vois pas pourquoi le transfert d'é entre Cu2+ et Zn ne pourrait pas avoir lieu: Zn donne des é et forme Zn2+ dans le bécher 2 et les é donnés sont récupérés par Cu2+ dans le bécher 1 (dépôt de cu).

[RuBisCO]

D'accord, je n'avais pas compris ça !
Je vais te laisser lire les commentaires de cette discussion, notamment les derniers qui apportent beaucoup des éléments d'ordre pratique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[pcpc]

merci pour le lien mais j'ai toujours pas ma réponse. Il est dit à la fin qu'une lame de zinc réagit avec une solution de sulfate de cuivre, le tout palcé dans un même récipient. Ca évidemment !
Dans une pile, il faut que les réactifs soient séparés et lorsqu'ils le sont, pourquoi donc faut-il associer dans chaque compartiement un réducteur et son oxydant associé... je vois pas ce qui empêcherait le fonctionnement de ce que j'ai décrit plus haut.

[pcpc]

je me permets de relancer la question en demandant si certains ont déjà fabriquer une pile avec : bécher 1 : électrode en platine + solution de sulfate de cuivre et bécher 2 : lame de zinc et solution ionique sans Zn2+ ?
merci

[moco]

Tu fournis toi même la réponse à la question que tu poses. Bien sûr qu'on peut faire une pile avec les compartiments que tu donnes, donc avec du Zinc trempant dans une solution de NaCl par exemple, et du platine trempant dans une solution de sulfate de cuivre. Cela ira très bien. Le potentiel sera infini. Mais il ne le restera pas longtemps. Aussitôt que le premier atome de zinc sera transformé en ion Zn²⁺, la concentration du ion Zn²⁺ sera de 10^-23 mole par litre, et, selon la loi de Nernst, le potentiel de la cellule sera de -0.76 + 0.03·log10^-23 = -0.76 - 0.69 V = - 1.45 V. Mais là encore, ce potentiel ne va pas durer longtemps. Tu n'auras pas le temps de le mesurer. Dès qu'il y aura un autre atome Zn qui s'oxydera en Zn²⁺, le potentiel va encore changer. Et cela va très vite. Quand il y aura un million (10⁶) d'atomes de Zn oxydés en Zn²⁺, le potentiel sera : - 0.76 - 0.03·6 = - 0.94 V.
Un potentiel qui change constamment n'est pas pratique ! C'est pourquoi on prend toujours une solution de Zn²⁺ 1 molaire. Ajouter un million ou mille milliards d'atomes dans cette solution ne changera pas son potentiel !

[pcpc]

Salut moco, merci, j'y vois beaucoup plus clair.
Un dernier truc que je ne comprends pas ; pourquoi un potentiel (dans l'équation de Nernst) est défini par rapport à un rapport de concentration donc l'une des espèces ne joue aucun rôle dans la réaction chimique, pour moi, la fem d'une pile ne devrait se mesurer qu'en fonction du caractère donneur d'électrons du réducteur (Zn) et accepteur de l'oxydant (Cu2+) ; si on prend la pile Daniell, je vois pas pourquoi microscopiquement la concentration de Zn2+ joue un rôle sur le débit d'électrons que va débiter la pile (je parle au niveau moléculaire parce que mathémétiquement, je vois bien que la ddp varie avec [Zn2+]).

[moco]

On peut dire qu'il y a un échange continu à la surface de l'électrode, entre le métal qui veut perdre des électrons, et le ion qui veut les reprendre. Si la "pression" que produit le gaz des électrons à l'intérieur du métal est trop forte, les électrons sont consommés et les ions Zn2+ forment des atomes Zn. Si la pression des mêmes électrons est faible dans le métal, c'est le contraire : les atomes Zn perdent des électrons et passent en solution.

[pcpc]

très intéressant, merci pour ces informations et tes explications touours aussi claires !
à bientôt