[Electrochimie] Pile à calomel et potentiel.

[invite38d9e885]

Salut !

Pourquoi dans une pile à Calomel le potentiel pris par l'électrode dépend uniquement de la concentration en ions cchlorure ?
(Avec une électrode classique tel que : 2Hg + 2Cl- => Hg2Cl2 + e-).

Pourriez vous aussi donner l'idée à l'origine du "potentiel" c'est une notion qui me perturbe un peu . C'est à dire qu'est qui fait qu'une entité UNIQUE possède un potentiel.
J'ai cherché du côté du magnétisme car il y'a des mouvement d'électrons qui sont des différence de potentiel (autrement dit le courant est une différence de potentiel ^^). Alors j'ai voulu savoir si c'était les spins qui étaient à l'origine du "potentiel" d'une élément mais je suis pas allé bien loin alors à vous de jouer si vous le souhaitez merci ! ^^.
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[moco]

Oh la la ! les spins n'ont rien à faire dans cette histoire.
Apparemment tu n'as pas compris la notion de potentiel. Je vais te l'expliquer.
Imagine que tu construise trois compartiment d'électrode formées les trois d'un métal trempant dans une solution du ion du même métal. En classe on utilise souvent une électrode de cuivre formée d'une plaque de cuivre Cu trempant dans une solution de sulfate de cuivre CuSO₄, puis une électrode de zinc trempant sans une solution de sulfate de zinc ZnSO₄, et enfin d'une électrode d'argent formée d'une plaque d'argent trempant dans une solution de nitrate d'argent AgNO₃. Cela fait trois électrodes qu'on désigne Zn/Zn²⁺, Cu/Cu²⁺ et Ag/Ag⁺.
Admettons que toutes les concentrations en solution sont 1 mole par litre.
Tu relies ces électrodes par des ponts salins permettant le passage des ions. Et tu relies les plaques par des fils électriques connectés à un voltmètre, donc un appareil qui mesure l'énergie des électrons créés par la pile ainsi formée.
Si tu relies la plaque de zinc et celle de cuivre, Zn est le pôle négatif de la pile Zn/Cu et tu mesures une tension de 1.10 V.
Si tu relies la plaque de cuivre et celle d'argent, Cu est le pôle négatif de la pile Cu/Ag et la tension mesurée est de 0.46 V.
Si tu relies la plaque de zinc et celle d'argent, Zn est le pôle négatif de la pile Zn/Ag et tu mesures une tension de 1.56 V.
On voit que les tensions sont additives : 1.10 + 0.46 = 1.56 V.

On peut reporter tout ceci sur un axe horizontal, et fixer la position de chaque électrode par un repère. Si Zn/Zn2+ est situé à l'origine, on place Cu/Cu2+ sur un repère situé à 1.10 cm à droite, et Ag/Ag+ sur un repère situé à 1.56 cm à droite. la position de ce repère est appelé le potentiel de l'électrode. Quand tu couples deux de ces électrodes au hasard, tu crée une pile dont la tension en Volt est appelée différence de potentiel, car elle se calcule en soustrayant le potentiel de l'électrode de droite moins celui de l'électrode de gauche.

Pour l'instant nous n'avons envisagé que les métaux Zn, Cu, Ag. Mais tu peux faire une pile avec n'importe quel autre métal, par exemple le fer Fe qui donne des ions Fe²⁺, et dont le potentiel est situé 0.32 V à droite de Zn. Si tu fais une pile en couplant l'électrode de fer et celle de cuivre, tu réalises une pile dont les électrons ont une énergie qu'on calcule ainsi : potentiel de droite - potentiel de gauche = 1.10 V - 0.34 V = 0.76 V

Mais il n'y aucune raison de choisir le zinc comme élément de référence. Après des années de discussion, les chimistes ont choisi de prendre l'hydrogène H₂ trempant dans une solution d'acide H⁺ comme référence du potentiel zéro. Avec cette référence, on obtient la potentiels dits standard, qui ont les valeurs E° suivantes :
E°(Zn/Zn²⁺) = - 0.76 V
E°(H₂/H⁺) = 0.00 V
E°(Cu/Cu²⁺) = + 0.34 V
E°(Ag/Ag⁺) = + 0.80 V
E°(Fe/Fe²⁺) = - 0.44 V
Ces valeurs sont tabulées dans les ouvrages de chimie.

Donc si tu fais une pile, l'électrode de gauche fournit toujours les électrons, et la tension de la pile est égale à la différence entre le potentiel de l'électrode de droite moins celui de celle de gauche.
Par exemple, en reliant l'électrode Fe/Fe²⁺ et Ag/Ag⁺, c'est le fer qui fournit les électrons, et la pile fournit des électrons dont la tension vaut : + 0.80 V - (- 0.44) V = + 1.24 V

Tu as compris ?

Dernière chose avant de quitter, les potentiels standards varient avec la concentration des espèces en solution. Les données précédents supposent que toutes les concentrations sont 1 mole par litre.

[invite38d9e885]

Salut moco.

Oui j'ai compris c'était très clair, ça ressemble à mon cours à la FAC chapeau ^^. Mais ça m'intrigue toujours autant que pour définir le potentiel on utilise déjà la différence de potentiel ! J'ai l'impression qu'on commence par la fin pour expliquer le début du coup faudrait que je fasse un tour sur la parti physique peut être histoire de demander s'il y a une propriété physique de l'atome à l'origine du potentiel ^^.

Je vous remercie de votre réponse !

[moco]

Le potentiel absolu n'existe pas. C'est comme les altitudes. Les altitudes n'existent que par rapport au niveau de la mer, qui est fixé à zéro. Les potentiels aussi. Ils n'ont de sens que par rapport à l'Hydrogène. La propriété physique est simplement que c'est l'atome le pus simple, le plus léger. Il n'a qu'un seul électron.

Il reste un problème que je n'ai pas traité. C'est celui de l'électrode dite à calomel, où calomel est un nom archaïque pour désigner le chlorure de mercure Hg₂Cl₂. Ici l'électrode est faite d'un métal, le mercure Hg, trempant dans une solution de chlorure de mercure Hg₂Cl₂. L'ennui, c'est que Hg₂Cl₂ est si peu soluble qu'on ne peut pas mesurer la concentration de l'ion Hg₂²⁺. Par contre on sait que le produit de la concentration de Hg₂²⁺ et de celle de l'ion chlorure Cl^- est une constante K. Donc si on connaît la concentration de cet ion Cl^-, on peut trouver par calcul celle de l'ion Hg₂²⁺. Mais on peut aussi dire que cette électrode, une fois étalonnée, permet de déterminer la concentration des ions Cl^- en solution. Et c'est ce qu'on te demande de déterminer.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite38d9e885]

Salut moco.

D'accord je vois !

Hg2Cl2 est si peu soluble dans quel liquide ?
Sinon j'ai bien compris le reste, on va utiliser une méthode qui mesure Cl- pour déterminer la concentration de Hg2 2+ car les deux sont proportionnel j'ai l'impression ^^.

Bonne soirée.