Besoin d'aide en électrochimie

[sassyb]

Bonsoir

Je galère sur un devoir d'électrochimie : dans une anode (constituée d'une électrode en cuivre) j'ai au départ du sulfate de cuivre, ensuite je rajoute du sulfate de sodium. On me donne les concentrations (avant ajout et après ajout du sulfate de sodium), les potentiels standards. Je dois calculer la force ionique et le coefficient d'activité avant et après ajout du Na2SO4.

Sur ce site il y a les formules que je dois utiliser http://www.unige.ch/sciences/chiam/a...gen/elgen5.htm. Mon problème c'est que je ne sais pas comment les utiliser dans lorsqu'on ajoute le Na2SO4.

Pouvez-vous m'aider ?
merci d'avance
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[jeanne08]

Dans tous le cas tu calcules les concentrations ci des différents ions présents dans la solution , tu connais leurs charges respectives zi et tu utilises la formule donnant la force ionique I. Ou est la difficulté ?

[moco]

Bonjour,
A la décharge de Sassyb, il faut reconnaître que les informations contenues dans la référence sont peu claires.
Le problème porte sur une solution de sulfates, et la figure n'indique que les courbes des chlorures. D'autre part, cette figure ne montre jamais de composés de cuivre.
Peut-être faut-il faire les calculs sans s'appuyer sur les courbes représentées. Dans ce cas, le calcul devient laborieux. Et je ne l'ai jamais fait par le passé. Je vais donc m'y lancer, tout en sachant fort bien que le Forum interdit qu'on fasse le travail à la place du demandeur. Mais cela me démange de voir ce que cela donne. On va sans doute éliminer ce message. Mais je le garderai en mémoire pour moi.

Si par exemple, on dispose d'une solution de CuSO₄ 0.03 M, la force ionique est de : I₁ = (1/2) (0.03·2² + 0.03·2²) = 0.12 M
De plus, si on ajoute Na₂SO₄ pour que la concentration de ce sel soit 0.02 M, les concentrations des ions sont :
[Cu²⁺] = 0.03 M, [Na⁺] = 0.04 M, et [SO₄^2-] = 0.03 + 0.02 = 0.05 M.
Et dans ce cas, la force ionique vaudra I₂ :
I₂ = (1/2)[0.03 · 2² + 0.04 · 1 + 0.05 · 2²] = (0.12 + 0.04 + 0.2)/2 = 0.18 M.
Dans ces deux cas, le coefficient d'activité de l'ion Cu²⁺ se calcule par la formule logarithmique supérieure (dans la référence).
- CuSO₄ seul : √I = √0.12 = 0.346.
On tire : log gamma(Cu²⁺) = - 0.51·0.346·4/1.346 + 0.2·0.12 = - 0.525 + 0.024 = - 0.50 ; gamma(Cu²⁺) = 0.315. Et l'activité de Cu²⁺ n'est pas 0.03 M, mais 0.03·0.315 = 0.0095 M.
- CuSO₄ + Na₂SO₄ : √I = √0.18 = 0.424.
On tire : log gamma(Cu²⁺ = - 0.51·0.424·4/1.424 + 0.2·0.18 = - 0.6078 + 0.036 = - 0.5718 ; gamma(Cu²⁺) = 0.268. Et l'activité de Cu²⁺ vaut 0.268·0.03 = 0.0080 M.
J'espère que je ne me suis pas trompé dans mes calculs.
Il faut reconnaître que l'activité est vraiment très différente de la concentration.
C'est cette activité qu'il faut introduire dans la formule de Nernst, à la place de la concentration.

[sassyb]

désolée pour ma réponse tardive, j'ai passé le week end à essayer de résoudre mon exercice, toute seule, j'ai galéré, le lien que je vous ai envoyé n'a rien à voir avec mon exercice, je vous l'ai donné pour les formules nécessaires (force ionique et coefficient d'activité) dans mon problème. le truc c'est que ma prof m'a donné ces formules, mais on ne les avait jamais vu en cours ou td...

ce qui me posait problème c'est le Z dans ces formules, je ne savais pas quoi utiliser quand on a deux sels en solution. Avec ton explication je pense avoir compris, il faut je revois mes calculs... Je peux revenir vers vous si je galère encore ?

merci beaucoup

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

Je trouve un peu " léger" de donner des formules sans préciser les notations ... Je pense que tu as compris le calcul de la force ionique I à partir des concentrations de tous les ions ( anions et cations) de la solution , concentration de chacun : ci , charge de chacun :zi ( Cu2+: z= 2 , SO4 2- : z = 2 Na+ : z = 1 ...) Ensuite on calcule le coefficient d'activité de l'ion qui nous intéresse ... J'espère que l'on t a un peu expliqué l'utilité de la notion d'activité...