Bonjour, dans la pile Volta (disques de cuivre et de zinc séparées par une solution aqueuse conductrice), pourquoi les électrons passent par le circuit extérieur rejoindre le cuivre et permettre la réduction de l'eau alors qu'ils pourraient être transférés directement par contact entre l'eau et le Zn sur la plaque de Zn ?
Merci !
Bonjour.
La conduction électrique dans les électrolytes est due au mouvement des ions, pas à celui des électrons.
Vous pouvez consulter le schéma de fonctionnement sur le site suivant.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pile_volta%C3%AFque
Au revoir
Merci pour la réponse, oui, je sais bien qu'il n'y a pas d'électrons en solution, j'ai dû mal m'exprimer, je recommence: les réactions d'oxydoréduction se font par transfert d'électrons entre un oxydant et un réducteur de couples différents mais ce transfert peut se faire soit directement par contact entre l'oxydant et le réducteur (par exemple quand on met du fer avec des ions Cu2+) soit par un circuit extérieur si on sépare les réactifs (piles). Mais dans la pile Volta, l'oxydant et le réducteur sont pourtant en contact (Zn et H2O) donc en gros, pourquoi les électrons vont-ils aller s'embêter à passer par un circuit extérieur s'ils peuvent être transférés directement par contact à l'électrode de Zn ?
Le zinc ne réagit pas directement sur l'eau, et c'est heureux, sinon qu'adviendrait-il des gouttières en zinc !
Je me suis un peu emballé !
En fait, je crois que la réaction entre le zinc et l'eau est possible mais très lente.
Au revoir
no soucy
Mais même si on acidifie l'eau (la réaction est + rapide avec H+), comment se fait-il que la réaction directe entre Zn et H+ ne se produise pas à l'électrode de Zn ? Qu'est-ce qui fait que le transfert d'électrons se fait préférentiellement par le circuit extérieur ?
Le zinc réagit avec l'eau pendant une fraction de seconde. Car l'équation est :
Zn + 2 H2O --> Zn(OH)2 + H2
La réaction ne dure pas, parce qu'il se forme une pellicule de Zn(OH)2 insoluble dans l'eau qui empêche le contact entre le zinc situé en profondeur et l'eau. D'autre part, le H2 formé est un gaz qui gène aussi le contact entre le métal et la solution.
Si la solution est acidifiée, il se produit la réaction :
Zn + 2 H+ --> Zn2+ + H2
Et cette réaction est très lente, car si on n'agite pas la solution, elle crée des ions Zn2+ au contact du zinc, et il manque bientôt de nouveaux ions H+ pour continuer l'attaque de Zn.
Mais la pile Volta a une durée de vie limitée. Si on ne s'en sert pas, elle s'use quand même. Le zinc se détruit.
Tandis que si on couple une électrode de zinc avec une électrode de CuSO4 ou d'acide, ces inconvénients sont évités. Les ions Zn2+ peuvent facilement quitter la plaque de zinc, car ils sont attirés par l'autre plaque. Et les électrons migrent beaucoup plus volontiers dans le fil extérieur.
Bonjour moco, merci de me répondre (encore une fois) et avec autant de clarté. J'avais en effet supposé que le dégagement gazeux pouvait gêner le transfert.
Juste une précision, quand tu parles de "coupler une électrode de zinc avec une électrode de CuSO4", tu parles de la pile Daniell par exemple ? Parce que si on suit le raisonnement, on pourrait quand même créer une pile avec un seul bécher sans séparer les réactifs : si on place des électrodes de Zn et de Cu dans un même bécher contenant Cu2+, au départ, on aura dépôt de Cu sur l'électrode de Zn (par transfert direct d'électrons de la part de Cu2+) et la formation d'ions Zn2+ près de l'électrode de Zn (donc arrivée de Cu2+ plus difficile pour continuer le transfert direct). Cela aura pour conséquence de limiter fortement la réaction par transfert direct d'électrons: les électrons passeront donc préférentiellement par les fils (si évidemment, le circuit est fermé).
Si tu trempes une plaque de zinc dans une solution de CuSO4 (avec ou sans plaque de cuivre), tu produis la réaction chimique Zn + Cu2+ --> Cu + Zn2+. Et c'est tout. Il n'y a pas de pile, pas de transfert d'électron à distance. Ou, si tu préfères, tu obtiens une pile court-circuitée, où toutes les réactions chimiques redox se passent au même endroit. Les électrons ne passeront pas dans les fils
C'est effectivement ce que je pensais aussi, pour moi, en mettant du Zn et une autre électrode (de nature quelconque) dans un même bécher contenant du
Cu2+, impossible de faire débiter à la pile un courant mais je suis tombée sur un site de profs qui a fait l'expérience et qui déclare, je cite:
"Le pont salin n'est absolument pas nécessaire, cela fonctionne très bien (et même mieux !) en trempant directement les deux électrodes métalliques dans la solution de sulfate de cuivre. Cela m'avait pas mal perturbé quand les piles sont revenues au programme de 3ème il y a 3 ans car les piles dans les bouquins étaient toutes faites comme cela alors qu'à la fac j'avais toujours vu les piles avec un pont salin et je ne comprenais pas pourquoi ça pouvait marcher sans pont salin (à l'époque j'avais finalement trouvé l'explication dans un vieux livre de physique russe : l'excellente série des cours ded physique générale de Sivoukhine pour les connaisseurs).
Du coup j'avais fait plein de manips et je confirme que cela fonctionne très bien sans pont salin. Si l'on ne fait que mesurer la tension cela ne change rien mais dès que l'on fait débiter la pile dans un circuit, c'est beaucoup plus efficace sans pont salin car la résistance interne de la pile est bien plus faible sans pont salin" ; et apparemment, il n'est pas le seul à déclarer cela...
Donc je m'interroge, si c'est le cas, comment les électrons passent-ils par l'extérieur alors que la réaction se fait directement à la surface de l'électrode de Zn ? Donc en extrapolant le cas de la pile Volta, j'ai supposé qu'il pouvait y avoir dépôt de Cu sur l'électrode de Zn et que cela limiterait le transfert direct au profit du transfert d'électrons par l'extérieur...
Cela dépend de ce que tu appelles "cela fonctionne mieux". Si tu construis une pile avec une plaque de zinc et une plaque de cuivre séparée, mais trempant dans la même solution de CuSO4, tu auras peut-être un courant important. Mais ta pile ne durera que quelques minutes, ou quelques heures. Parce que tu ne peux pas empêcher la réaction de contact Zn+CuSO4 qui se produit en parallèle de la réaction produisant le courant. Au bout de quelque temps, il n'y aura plus de CuSO4 dans ta solution, car tout le cuivre sera déposé sur la plaque de cuivre, qui sera sérieusement entamée.
OK, c'est juste que à la première lecture, ça m'a surpris car je ne pensais pas qu'il y pouvait y avoir 2 réactions en parallèle, je pensais que la réaction de contact était toujours largement prépondérante devant celle obligeant les électrons à "faire le grand tour" par l'extérieur. Donc si j'ai bien compris, dans une pile sans séparation des réactifs, la pile est en partie court-circuitée puisque la réaction permettant le transfert d'électrons par l'extérieur est limitée par celle se produisant directement au contact des réactifs.
Tu as parfaitement compris. Bravo !
super, merci beaucoup, c'est très clair maintenant !
