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Pile électrochimique

  1. henryallen

    Date d'inscription
    septembre 2015
    Messages
    91

    Pile électrochimique

    Bonjour à tous,

    Dans un manuel de physique-chimie, voici une définition qu'on peut lire: "Une pile est constituée de deux demi-piles reliées par une jonction électrolytique; chacune de ces deux demi-piles contient un couple oxydant/réducteur Ox/Red.". Et dans une activité de ce même manuel se trouve une activité avec une pile constituée d' "une électrode de fer et une électrode de cuivre plongées dans une solution ionique de chlorure de sodium constituant une pile". Or ici, on a par exemple les atomes de fer, mais pas les ions (de même pour le cuivre). Par conséquent, on n'a ni les deux demi-piles, ni les couples oxydant/réducteur, je me trompe ? Donc la définition du manuel serait-elle trop restrictive, ou est-ce que j'ai mal compris quelque chose ?

    Cela m'amène à une autre question (qui est en soit une reformulation du paragraphe précédent, et en particulier de la définition de la pile): pourquoi met-on une lame de métal dans une solution contenant les ions de ce même métal pour former une pile (il faut bien sûr faire cela deux fois, avec des métaux différents)? Y a-t-il un intérêt ?

    Merci d'avance
    Bonne journée

    -----

     


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  2. Dynamix

    Date d'inscription
    août 2014
    Messages
    10 365

    Re : Pile électrochimique

    Salut

    Citation Envoyé par henryallen Voir le message
    Une pile est constituée de deux demi-piles
    Et une citrouille est constituée de deux demi citrouilles

    On peut remplacer "citrouille" par n' importe quoi d' autre .
     

  3. henryallen

    Date d'inscription
    septembre 2015
    Messages
    91

    Re : Pile électrochimique

    Bonjour,

    Certes, mais ce que je comprends dans le manuel est qu'une pile est constituée de deux ensembles électrode/électrolyte, ce qui apparemment n'est pas toujours le cas.
     

  4. Sethy

    Date d'inscription
    juillet 2008
    Âge
    50
    Messages
    1 930

    Re : Pile électrochimique

    Je comprends le souci car ce n'est effectivement pas très clair.

    Au voisinage de l'électrode en Fer, la demi réaction est Fe > Fe2+ + 2e-

    Au voisinage de l'électrode de Cuivre, le couple qui va être mis en jeu est 2H+ + 2e- > H2.

    Au tout tout début de la réaction, il n'y a pas donc pas la forme oxydée du Fer (Fe++) ni la forme réduite de l'Hydrogène (H2). Mais une fraction de seconde plus tard, ces entités apparaissent.
     

  5. Resartus

    Date d'inscription
    octobre 2007
    Messages
    3 153

    Re : Pile électrochimique

    Bonjour,

    Il y a toujours deux couples redox, mais ce n'est pas toujours ceux qu'on croit, et il n'est pas facile de savoir qui fait quoi.

    Le système avec deux métaux baignant chacun dans son ion, et reliés par un pont salin, est facile à comprendre. C'est le cas de votre pile Fer/Cuivre. Tant qu'il reste des ions du coté cuivre, la pile peut fonctionner. . Mais il peut exister d'autres systèmes.

    Dans le cas du fer plongé dans un bain d'eau salée, on imagine bien la première réaction (Fe ->Fe2+) mais, comme vous l'avez compris, le métal cuivre ne peut en aucun cas jouer le role d'oxydant. C'est en fait l'oxygène de l'air au voisinage du fer qui va se transformer en OH-.
    On peut d'ailleurs vérifier que le milieu autour du fer va devenir basique.

    Le cuivre n'est pas directement impliqué dans le processus Redox : il va avoir pour effet principal, si on le relie par l'extérieur à l'électrode de fer, de changer le potentiel de l'électrode en fer par rapport à l'eau salée, ce qui va accélérer sa corrosion. et pour effet secondaire de transporter des électrons pour réduire les ions Fe2+ qui viendront au voisinage, et qui vont se redéposer sur l'électrode de cuivre sous forme de Fer.

    Donc ce n'est absolument pas une pile Fer Cuivre... Je suis d'ailleurs surpris qu'on lui ait donné ce nom dans le livre que vous citez.
    Why, sometimes I've believed as many as six impossible things before breakfast
     


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  6. henryallen

    Date d'inscription
    septembre 2015
    Messages
    91

    Re : Pile électrochimique

    Merci à vous deux

    Donc la définition d’une pile est bien celle du manuel? Il faut obligatoirement deux électrodes et deux électrolytes (et donc un pont salin)?

    Bonne soirée
     

  7. Resartus

    Date d'inscription
    octobre 2007
    Messages
    3 153

    Re : Pile électrochimique

    Bonjour,
    Non, j'ai dit que c'était l'exemple le plus facile à comprendre. Mais il y en a beaucoup d'autres : par exemple, dans les piles alcalines, il y a du Zinc et du dioxyde de manganèse, et un seul électrolyte, qui n'est pas un sel de zinc. C'est à étudier au cas par cas. Mais il faut toujours deux couples redox différents (c'est que que dit le livre, et que vous avez surinterprété)
    Dernière modification par Resartus ; 01/11/2017 à 18h21.
    Why, sometimes I've believed as many as six impossible things before breakfast
     

  8. Sethy

    Date d'inscription
    juillet 2008
    Âge
    50
    Messages
    1 930

    Re : Pile électrochimique

    Attention Resartus, dans le post initial, il n'est nulle part fait mention d'ion Cuivre. Donc, pas question d'avoir le couple Cu++ + 2e- > Cu.

    Le seul couple possible est celui que j'ai suggéré 2H+ + 2e- > H2.

    D'ailleurs, s'il y avait eu des ions cuivriques (Cu2+), la réaction aurait continué même après leur "totale" disparition.
     

  9. Sethy

    Date d'inscription
    juillet 2008
    Âge
    50
    Messages
    1 930

    Re : Pile électrochimique

    Citation Envoyé par henryallen Voir le message
    Merci à vous deux

    Donc la définition d’une pile est bien celle du manuel? Il faut obligatoirement deux électrodes et deux électrolytes (et donc un pont salin)?

    Bonne soirée
    Oui, il faut un pont salin en raison d'un problème de charge.

    Si l'on met juste les deux demi-piles en contact via un fil électrique par exemple, la réaction s'arrête immédiatement.

    Car si d'un côté on enlève 2 électrons à un atome de Fer, on produit des ions Fe++. Or ceux-ci n'ont pas de contre ions pour équilibrer la charge.

    De même du côté de l'hydrogène, l'H+ ne peut provenir que de l'eau :

    2H+ (2 OH-) + 2e- > H2 + 2 OH-

    Ces deux OH-, eux aussi n'ont pas de contre-ions.

    La réaction totale s'écrit donc :

    Fe + 2H2O > Fe(OH)2 + H2.

    Mais dans les faits, le Fe2+ n'ira pas jusqu'au compartiment du Cuivre mais un peu de K+ sortira du pont salin pour équilibrer les OH- synthétisé tandis qu'un peu de Cl- sortira du pont salin pour équilibrer les Fe2+ produits.

    Evidemment la quantité de K+ qui sortira d'un côté sera exactement égale à la quantité de Cl- qui sortira de l'autre.
     

  10. henryallen

    Date d'inscription
    septembre 2015
    Messages
    91

    Re : Pile électrochimique

    Bonjour,
    Merci pour vos réponses.

    Au collège, certains d´entre vous ont peut être déjà fait l’expérience d’une pile composée d’un citron ainsi que d’une plaque de fer et une de cuivre. Est-ce vraiment une pile dans ce cas là?

    Merci d’avance
    Bonne journée
     

  11. Resartus

    Date d'inscription
    octobre 2007
    Messages
    3 153

    Re : Pile électrochimique

    Bonjour,
    Désolé si ma phrase "ce n'est pas une pile fer cuivre" était trompeuse.

    La première pile à laquelle je croyais que tu faisais allusion au début est la pile dans laquelle on a Fer/sulfate de Fer d'un coté, Sulfate de Cuivre/cuivre de l'autre, le tout relié par un pont salin. C'est bien une pile Fer Cuivre, avec deux compartiments distincts.
    Ce type de pile avec Metal1/ion du metal1/pont salin/ion du métal2/Metal2 n'est pas le seul à exister

    La deuxième manip avec deux électrodes dans une solution de Chlorure de Sodium est aussi une pile, mais ce n'est pas une pile Fer Cuivre. car il n'y a pas d'ions Cu2+ pour jouer le rôle d'oxydant. Si on devait la baptiser, on pourrait plutôt dire que c'est une pile Fer/Oxygène ou Fer/Hydronium.
    Les deux réactions ont lieu, mais comme il y a très peu d'ions H+ (milieu neutre), c'est sans doute l'oxygène dissous qui sera l'oxydant principal

    Et le troisième cas est clairement une pile Fer/Hydronium, car là le milieu est acide, et c'est la réaction 2H++2 e- ->H2 citée par Sethy qui devient prépondérante
    Dernière modification par Resartus ; 02/11/2017 à 12h02.
    Why, sometimes I've believed as many as six impossible things before breakfast
     

  12. henryallen

    Date d'inscription
    septembre 2015
    Messages
    91

    Re : Pile électrochimique

    Re bonjour,

    Merci ! Dans la deuxième pile (plaque de fer et plaque de cuivre dans une solution de chlorure de sodium), quelles sont les différentes réactions ? Fe -> Fe2+ + 2e, et ensuite ? 4e + O2 + 2H2O -> 4OH- ?

    Pour la troisième, on a donc: Fe -> Fe2+ + 2e, 2e + 2H+ -> H2 (à moins que ce ne soit du fer III qui soit formé ?). Avec quels ions les ions fer vont-ils aller ? Des ions hydroxyde OH- ?

    Merci d'avance
    Bonne journée
     

  13. henryallen

    Date d'inscription
    septembre 2015
    Messages
    91

    Re : Pile électrochimique

    Bonjour,

    Donc, pour revenir à mes questions précédentes. Pour la file avec l'eau salée, du fer est formé, pas de souci. D'après Sethy, on a ensuite 2e + 2H+ -> H2. Mais d'après Resartus, l'oxygène entre en jeu, surtout car il y a peu d'ions hydrogène ... D'où la première question de mon dernier post.

    Quant à la deuxième, en réalité je ne sais pas quels sont les ions présents dans le citron, à part des ions hydrogène étant donné que le milieu est acide. Mais j'ai beau chercher, je n'en trouve pas d'autres ...

    Merci d'avance
    Bonne journée
     

  14. Resartus

    Date d'inscription
    octobre 2007
    Messages
    3 153

    Re : Pile électrochimique

    Bonjour,
    J'ai écrit des bêtises : la réaction avec l'oxygène dissout peut exister, mais elle n'est pas prépondérante.

    Du coté cuivre, les deux réactions possibles sont soit celle déjà citée : 2H+ + 2e--> H2, soit si il y a très peu d'ions H+, la réaction équivalente 2H2O+2e- -> H2 +2 OH-.

    L'acide citrique est un triacide https://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_citrique. Selon la concentration, il y aura prépondérance, soit des ions dihydrogénocitrate, soit des ions hydrogénocitrate, mais pas de citrate qui demanderait un ph basique.

    NB : les ions en solution se déplacent de manière indépendante. Il y a équilibre global des charges, mais il n'y a pas lieu de chercher "avec qui" un ion particulier "doit aller".
    Why, sometimes I've believed as many as six impossible things before breakfast
     

  15. henryallen

    Date d'inscription
    septembre 2015
    Messages
    91

    Re : Pile électrochimique

    Bonjour,

    Merci beaucoup à tous pour vos réponses ! J'ai finalement compris

    A bientôt sur le forum
    Bonne journée
     


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