pile daniell au college

[toto12345]

Salut tout le monde,

Y a un truc qui me chiffonne:
En troisième, on doit traiter les piles (nouveau programme) et dans tous les bouquins ils prennent deux plaques (une zinc et une cuivre) qu'ils trempent directement dans UN SEUL bécher de sulfate de cuivre... On relie les plaques avec un voltmètre, et à mon grand étonnement on obtient une tension de l'ordre de 0,4 V (en fait c'est pas stable et ça augmente progressivement jusqu'à 0,5 V environ).

J'ai évidemment essayé car je n'y croyais pas, mais si, on a bien des électrons qui circulent de la plaque de zinc vers la plaque de cuivre (30 mA mesuré à l'ampèremètre).

Mais question est donc pourquoi des électrons circulent-ils dans le circuit extérieur? Alors que la réaction devrait se faire uniquement sur la plaque de zinc (elle se recouvre bien de cuivre pourtant)... En plus sur la plaque de cuivre, il n'y a pas l'air de se passer grand chose (pas franchement de dépôt)??

Au niveau du zinc, on observe un dépôt (le contraire eut été perturbant!) donc les ions cuivre captent bien des électrons, mais en même temps comment expliquer que des électrons circulent de la plaque de zinc vers la plaque de cuivre? Et que se passe t-il au niveau du cuivre??

Si quelqu'un a une explication... Parce que pour moi pour faire une pile, jusqu'à présent il fallait nécessairement séparer les deux compartiment (pont salin ou paroi poreuse...)????????

[michaelM]

Bonjour, j'enseigne la physique-chimie au collège. Je proposerai cette manip dans peu de temps à mes élèves, mais le bécher sera rempli d'eau salée, sinon il faut se taper le nettoyage des plaques de zinc. Pour ma part, j'ai trouvé plus d'un volt en plongeant les deux plaques dans le sulfate de cuivre. C'est un dépot d'oxyde de cuivre que tu observes sur la plaque de zinc. En effet, Cu2+ + Zn donne Zn2+ + Cu. Le cuivre étant un métal plus noble que le zinc, il oxyde ce dernier. Sur l'autre électrode, on a Cu2+ + 2é donne Cu. Les électrons se déplacent dans les fils de connexion qui relient à ton voltmètre.

[KrYcE3]

Tu est sur de ton histoire d'electrons qui passe par les fils de ton voltmètre ? Mon prof de physique de l'année dernier (Term S) m'avait dit que c'etait pas possible ! Vue que je me posait la meme questions sur une electrolyse si je me souviens bien !
Et j'aime bien l'histoire du metal plus noble lool c'est comme ca que l'on disait en 3eme ? c'est marrant dit donc jme souvenait pas de ca ^^ Enfin bonne chance les gars ! Si vous etes fort en mecanique du point jss pret a prendre tout les cours ^^

[toto12345]

Bonjour, j'enseigne la physique-chimie au collège. Je proposerai cette manip dans peu de temps à mes élèves, mais le bécher sera rempli d'eau salée, sinon il faut se taper le nettoyage des plaques de zinc.

Et qu'est ce que tu mets comme électrode dans l'eau salée?


Oui, pour le dépôt, je suis d'accord! C'est parfaitement normal, mais je ne comprends toujours pas pourquoi il y a circulation d'électrons...

Là tu expliques qu'il y a une réaction chimique à l'électrode de zinc (Cu2+ + Zn donne Cu + Zn2+) donc pas question d'électrons libérés... Et à l'électrode de cuivre tu parles d'une demi-équation électronique... Ca colle pas... Où est la deuxième?

ça me paraît fumeux à moi ce truc!

[toto12345]

Tu est sur de ton histoire d'electrons qui passe par les fils de ton voltmètre ? Mon prof de physique de l'année dernier (Term S) m'avait dit que c'etait pas possible !

Oui, j'ai marqué mesuré à l'ampèremètre...

(même si un très faible courant passe quand même dans le voltmètre! C'est de l'ordre du microampère!)

[michaelM]

Les électrons qui circulent dans les fils de connexion sont des électrons libres, peu liés aux métaux. Ils se déplacent de la borne - vers la borne +, dans le sens inverse au sens conventionnel.
A la borne en cuivre, on a la réaction Cu2+ +2é -> Cu
A la borne en zinc, on a deux réactions : l'une correspondant au dépot de cuivre sur l'électrode, et donc réaction entre le zinc métal et les ions cuivre; l'autre correspondant à Zn -> Zn2+ + 2é. Ces deux réactions aboutissent au même résultat pour le zinc, quant-aux électrons, dans le 1e cas, ils sont transmis directement aux ions Cu2+, et dans le 2e, ils participent à la circulation électrique dans les fils de connexion (les électrons libres).

[toto12345]

A la borne en cuivre, on a la réaction Cu2+ +2é -> Cu
A la borne en zinc, on a deux réactions : l'une correspondant au dépot de cuivre sur l'électrode, et donc réaction entre le zinc métal et les ions cuivre; l'autre correspondant à Zn -> Zn2+ + 2é. Ces deux réactions aboutissent au même résultat pour le zinc, quant-aux électrons, dans le 1e cas, ils sont transmis directement aux ions Cu2+, et dans le 2e, ils participent à la circulation électrique dans les fils de connexion (les électrons libres).

Ok, merci pour la réponse! Mais ce que je ne comprends pas c'est pourquoi il y a justement deux réactions à la borne en zinc! J'aurais eu tendance à penser que la réaction directement entre le zinc et les ions cuivre aurait été largement prépondérante à l'interface de la lame de zinc... Je n'aurais jamais parié sur le fait que les électrons se "partageraient" ainsi... Mais bon, c'est bien ce qu'il se passe.

Merci pour les réponses!

[michaelM]

La réaction visant le dépot du cuivre sur la plaque de zinc est largement prédominante, jusqu'à ce que la lame soit entièrement couverte de ce cuivre. La surface d'oxyde cuivreux protège ensuite d'une attaque plus en profondeur. En effet, tu peux laisser ta plaque de zinc toute une journée dans la solution de sulfate de cuivre, elle ne se consommera pas davantage. Cette réaction ne se prolonge pas. Reste la réaction visant à la naissance du courant électrique.
Comme je le disais un peu plus tôt, en classe, il vaut mieux plonger une plaque de zinc et une plaque de cuivre dans un bécher d'eau salée. On a sensiblement la même tension électrique.

[toto12345]

La réaction visant le dépot du cuivre sur la plaque de zinc est largement prédominante, jusqu'à ce que la lame soit entièrement couverte de ce cuivre. La surface d'oxyde cuivreux protège ensuite d'une attaque plus en profondeur. En effet, tu peux laisser ta plaque de zinc toute une journée dans la solution de sulfate de cuivre, elle ne se consommera pas davantage. Cette réaction ne se prolonge pas. Reste la réaction visant à la naissance du courant électrique.
Comme je le disais un peu plus tôt, en classe, il vaut mieux plonger une plaque de zinc et une plaque de cuivre dans un bécher d'eau salée. On a sensiblement la même tension électrique.

Oui, mais la réaction conduisant à la naissance du courant électrique consomme également la plaque de zinc...

Et sinon, que se passe t-il comme réaction avec l'eau salée et les électrodes de zinc et cuivre??

[michaelM]

En effet, le passage du courant électrique consomme du zinc, et la solution s'enrichit en ions Zn2+, mais je ne vois pas ce qui semble te poser problème.
Sinon, dans l'eau salée, on a toujours Zn -> Zn2+ + 2é. Quand au niveau de l'autre électrode, on a un dégagement gazeux. 2H+ + 2é -> H2

[toto12345]

En effet, le passage du courant électrique consomme du zinc, et la solution s'enrichit en ions Zn2+, mais je ne vois pas ce qui semble te poser problème.
Sinon, dans l'eau salée, on a toujours Zn -> Zn2+ + 2é. Quand au niveau de l'autre électrode, on a un dégagement gazeux. 2H+ + 2é -> H2

Non non, ça ne me pose pas problème mais tu disais précedemment que la plaque ne se consommais pas davantage...

Sinon pour l'eau salée, il ne peut pas y avoir du dichlore qui se forme à l'anode? Et à la cathode il y a assez d'ion hydrogène dans la solution d'eau salée?

[michaelM]

La plaque de zinc n'est plus consommée si elle est seule dans la solution de sulfate de cuivre. Si maintenant il y a la 2e plaque de cuivre et les fils de connexion, tu formes une pile et la corrosion du zinc reprend.

[michaelM]

pour la présomption de dichlore, le potentiel chimique standard du couple Cl2/Cl- vaut 1,39 et il ne vaut que 0,34 pour le couple Cu2+/Cu

[MANU6659]

Il a été dit dans ce forum : "La plaque de zinc n'est plus consommée si elle est seule dans la solution de sulfate de cuivre. Si maintenant il y a la 2e plaque de cuivre et les fils de connexion, tu formes une pile et la corrosion du zinc reprend."
Il faut revoir ses cours...Il y a une grave incompréhension sur le fonctionnement d'une pile sur ce forum!
ATTENTION :

• 1 plaque de zinc avec du sulfate de cuivre EST CONSOMMEE même lorsqu'elle est seule! (réaction d'oxydo-reduction)
• La plaque de cuivre n'est là QUE pour assurer la conduction électrique
• Il n'y a aucune réaction chimique avec la plaque de cuivre!!!
• Dans les piles seul l'électrolyte (solution ionique) réagit avec une électrode (godet en général)
• Idem, dans la pile Volta : C'est la solution ionique (imbibée sur le feutre) qui réagit avec les rondelles de zinc (ou autre). Les rondelles de cuivre ne permettent qu'une conduction électrique (et non une reaction). Ici les couples sont H+/H2 et Zn2+/Zn.

J'espère que c'est clair dans la tête... N'enseignez pas des bétises à vos élèves SVP!

[obi76]

J'espère que c'est clair dans la tête... N'enseignez pas des bétises à vos élèves SVP!

merci de la précision. Il sagira maintenant de rattraper la promo 2007/2008 et leur expliquer - pour ceux qui s'en souviennent - que c'est faux...