Échanges d'électrons en redox

[Chmiman]

Bonsoir , les équations redox, je sais bien les appliquer mais pourquoi chimiquement certains elements cédent des électrons ? , on ne le mentionne pas ! C'est à dire quelles interactions sont en jeu pour décrocher les deux électrons au cuivre par exemple ? C'est vraiment connaître les mécanismes précis d'une redox, pour voir pourquoi les électrons partent des éléments pour se fixer à d'autres elements et aussi pourquoi ils se fixent sur tels elements plutôt époque d'autres ! La science répond aux comments et pas aux pourquoi me direz vous , mais sait on aujourd'hui pourquoi ces échanges d'électrons ?

Si vous pouvez m'aider à mieux comprendre je vous remercie !
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[mach3]

Les édifices atomiques ou moléculaires, qu'ils soient neutres ou chargés, tiennent par l'interaction électromagnétique. A ces échelles, ce qui se passe est passablement complexe, pour le comprendre vraiment, il faut aborder la mécanique quantique.
On va donc résumer très brièvement sans entrer dans le détail. Le cortège électronique de l'edifice peut adopter diverses configurations, d'énergies différentes. Les liaisons entre atomes dans l'édifice peuvent aussi vibrer plus ou moins fort et on a aussi des rotations plus ou moins rapide autour des liaisons, ce qui donne encore tout un tas d'états d'énergies différentes. On parle de niveaux d'énergie. Il y a l'état fondamental, de plus basse énergie et des états excités, d'énergie plus élevée. L'edifice change d'état en gagnant ou en perdant de l'énergie, par absorption ou émission de photons, et surtout lors de collisions.
Si on modifie l'edifice, en coupant ou créant des liaisons, en ajoutant ou en enlevant un atome, en ajoutant ou en enlevant un électrons, on obtient d'autres configurations différentes de l'édifice de départ, et donc avec des énergies différentes.
Si la transformation s'accompagne d'une baisse d'énergie au bilan, alors elle est spontanée. Si un ou plusieurs électrons sont en cause, alors il y a, localement, un courant. On peut interpréter ce courant comme dû à une différence de potentiel électrique entre les espèces chimiques qui se les échangent, différence de potentiel lié à la différence d'énergie des électrons dans l'espèce de départ et l'espèce d'arrivée.
Les couples redox sont donc caractérisés par un potentiel dit electrochimique, dont malheureusement vous n'entendrez pas parler au lycée (de mon temps c'était au programme...), et dont l'étude permet de prédire les réactions redox.

m@ch3

[Chmiman]

Merci , une différence d'énergie se caractérise bien par un nombre différents d'électrons ? Par exemple si le cuivre a + d'électrons que le fer il va se créer une tension et les électrons vont spontanément circuler par attraction ?

Car c'est vrai que j'ai du mal avec le fait qu'un oxydant comme Cu2+ soit réducteur sous sa forme Cu ! En fait quand un oxydant oxyde il devient réducteur et vice versa , et j'aurais aimé comprendre pourquoi de tels changements en permanence !

[Chalco]

Pourquoi les choses sont-elles comme elles sont ? Ou bien on cherche à utiliser des oxydants ou des réducteurs ; alors on se sert des échelles de potentiel redox, des réactions chimiques éventuellement couplées, les complexes, le pH etc. Ou bien on veut savoir le pourquoi de la chose. Alors, comme dit mach3, on fait de la mécanique quantique. Et alors surgissent d'autres pourquoi, mais on a fait un pas en avant.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

Merci , une différence d'énergie se caractérise bien par un nombre différents d'électrons ?

Non. (Relire la réponse de Mach3)

Car c'est vrai que j'ai du mal avec le fait qu'un oxydant comme Cu2+ soit réducteur sous sa forme Cu !

On parle de couple oxydant/réducteur.

Dans le couple Cu/Cu+, Cu donne un électron, c'est donc un réducteur. Cu+ peut recevoir un électron, c'est un oxydant.

Dans le coupe Cu+/Cu++, Cu+ donne un électron, c'est donc un réducteur. Cu++ peut recevoir un électron, c'est un oxydant.

On voit que Cu+ est soit un oxydant, soit un réducteur, selon le couple dont on parle.

Une réaction d'oxydo-réduction affectant un couple peut aller dans un sens (l'oxydant du couple est réduit, = transformé en le réducteur du couple) comme dans l'autre (le réducteur du couple est oxydé), selon l'autre couple intervenant dans la réaction.

[Lansberg]

Bonjour,

et pour que Chmiman s'y retrouve, on lui demandera d'écrire les couples dans le bon sens : oxydant/réducteur.
Donc Cu+/Cu ; Cu++/Cu ou Al3+/Al.

[mach3]

Merci , une différence d'énergie se caractérise bien par un nombre différents d'électrons ? Par exemple si le cuivre a + d'électrons que le fer il va se créer une tension et les électrons vont spontanément circuler par attraction ?

c'est plus compliqué que ça... même pas vraiment lié au nombre d'électrons... c'est l'ensemble de l'édifice qui compte, le bilan d'énergie entre la situation initiale et la situation finale, et aussi la statistique, c'est à dire le nombre relatif de protagonistes. Par exemple, l'ion cuivre II peut oxyder le zinc métallique, formant du cuivre métallique et des ions zinc II. Le couple redox Cu2+/Cu possède un potentiel de +0,34V, plus élevé que celui du couple Zn2+/Zn, de -0,76V. Si on met du zinc métallique dans une solution d'ions cuivre II, le zinc sera oxydé et le cuivre II réduit, quasiment en totalité. Quasiment seulement. En effet, il faut raisonner en terme de probabilité qu'un ion cuivre II prenne des électrons à un atome de zinc et qu'un ion zinc II prenne des électrons à un atome de cuivre (la réaction inverse) : les deux se produisent! La première est plus probable que la deuxième (beaucoup plus), c'est ce que caractérise la différence de potentiel entre les deux couples. Les concentrations vont impacter les probabilités : plus il y a d'ions cuivre II, plus il est probable qu'ils piquent deux électrons, mais plus il y a d'ions zinc II, plus il est probable qu'ils piquent eux aussi des électrons. A concentration égale, c'est beaucoup plus fréquent pour les ions cuivre, mais quand la concentration d'ion zinc devient (vraiment) très élevée par rapport à celle des ions cuivre, la réaction inverse devient plus probable : si je met un bout de cuivre métallique dans une solution d'ion zinc II, une minuscule fraction d'atomes de cuivre seront oxydés en ions cuivre II et ça s'arrêtera, parce qu'il y aura déjà trop d'ion cuivre II.

Car c'est vrai que j'ai du mal avec le fait qu'un oxydant comme Cu2+ soit réducteur sous sa forme Cu ! En fait quand un oxydant oxyde il devient réducteur et vice versa , et j'aurais aimé comprendre pourquoi de tels changements en permanence !

chaque espèce à un comportement spécifique. L'atome de cuivre n'est pas l'ion cuivre II. Les deux peuvent être oxydants, les deux peuvent être réducteur, tout dépend de ce que l'on met en face (bon en pratique, on ne réduit jamais le cuivre, et oxyder le cuivre II ne doit pas être évident... mais il y a plein d'exemples d'espèces qui sont à la fois oxydante et réductrice, par exemple l'eau). Chacun participe à plusieurs couples redox, il y a le couple Cu2+/Cu, mais aussi Cu2+/Cu+ et Cu+/Cu (Cu+ est un exemple d'espèce à la fois oxydante et réductrice), et chaque couple à un potentiel redox différent (parce que la variation d'énergie pour passer de Cu2+ à Cu n'est pas la même que pour passer de Cu2+ à Cu+ etc). Si vous avez des ions cuivre II dans un milieu, il peuvent oxyder d'autres espèces, pourvu qu'elles aient le rôle de réducteur dans des couples de potentiel inférieur à celui du couple Cu2+/Cu ou Cu2+/Cu+ ou tout autre couple où Cu2+ joue le rôle d'oxydant.

m@ch3

[Amanuensis]

et pour que Chmiman s'y retrouve, on lui demandera d'écrire les couples dans le bon sens : oxydant/réducteur.

Donc Cu+/Cu ; Cu++/Cu ou Al3+/Al.

L'ennui du conformisme c'est qu'on finit par (ou on amène à...) suivre la convention sans comprendre le fond.

J'ai mis dans l'autre sens exprès. Et accompagné de l'explication permettant de savoir quoi est quoi.

Mais l'esprit conformiste voit une erreur là où il y a seulement non respect d'une convention arbitraire, quand bien même l'information permettant de se passer de la convention est donnée...

Différentes pédagogies, par-coeur d'un côté, fond de l'autre.

[Chmiman]

Mais j'ai deux questions :

Pourquoi l'atome de cuivre se transformerait plutôt en Cu2+ que en Cu 3- par exemple ? Un cuivre solide pour Moi peut être oxydant ou réducteur , que je lui enlève ou ajoute des électrons , donc pourquoi plutôt lui en enlever que lui en rajouter ?

Dans une pile avec un pont salin, pourquoi c'est le zinc qui se désagrège et pas le cuivre , pourquoi le cuivre ne donnerait pas un ion Cu2+ et donnait deux électrons au fil électrique pour faire circuler un courant ?

Je veux bien admettre ces réactions , mais pourquoi dans une pile les rôles du zinc et du cuivre sont ils comme ceci, pourquoi pas l'inverse car apres tout c'est chimiquement acceptable !

[Amanuensis]

Pourquoi l'atome de cuivre se transformerait plutôt en Cu2+ que en Cu 3- par exemple ? Un cuivre solide pour Moi peut être oxydant ou réducteur , que je lui enlève ou ajoute des électrons , donc pourquoi plutôt lui en enlever que lui en rajouter ?

Parce qu'il faut bien que l'électron vienne de quelque part pour passer de Cu neutre à un ion négatif. Donc faut qu'il existe un autre réducteur tel que l'électron "préfère" aller sur le Cu.

Si on regarde tous les couples oxydant/réducteur trouvés couramment, on peut les classer entre eux selon le sens de la réaction quand on met les deux couples dans une situation où ils peuvent échanger leurs électrons. Ce classement amène vers une extrémité du classement des couples dont le réducteur est la forme la plus courante et l'oxydant rare (comme Cu/Cu-), et vers l'autre extrémité des corps dont la forme courante est l'oxydant et le réducteur rare (comme F+/F).

Je veux bien admettre ces réactions , mais pourquoi dans une pile les rôles du zinc et du cuivre sont ils comme ceci, pourquoi pas l'inverse car apres tout c'est chimiquement acceptable !

C'est chimiquement acceptable, mais pas énergétiquement. C'est un peu la même question pourquoi les objets lâchés (dans le vide) vont vers le bas. Aller vers le haut n'est pas interdit (= est physiquement acceptable), mais faut alors amener de l'énergie (en le lançant vers le haut par exemple). Pareil, on peut inverser la réaction (c'est bien ce qu'il passe quand on charge une batterie) mais faut amener de l'énergie. Quand la pile est utilisée, elle est faite pour perdre de l'énergie, la réaction chimique allant dans le sens qui libère de l'énergie sous forme de courant. (Point intéressant, la réaction se produit pas ou peu si l'énergie ne peut pas être libérée: les piles sont organisées pour cela, l'énergie ne peut être libérée que principalement via la fermeture du circuit électrique.)

[Chmiman]

Pourquoi la réaction chimique est faite pour perdre de l'énergie , je comprends pas ? C'est un constat ou une vérité générale ?

Donc si je résume , ce que font les réactions chimiques , c'est perdre le plus d'énergie possible en fait ? Car la plaque de fer qui libère un ion Fe2+ et envoie un électron dans une pile , je comprends pas chimiquement pourquoi elle décide de le faire ?

[Amanuensis]

Pourquoi la réaction chimique est faite pour perdre de l'énergie , je comprends pas ?

Il était de question de pile électrique, non? Dans une pile électrique la réaction chimique fait que les produits perdent de l'énergie, qui va à l'extérieur sous forme de courant électrique, par exemple pour chauffer ou faire de la lumière, non?

Donc si je résume , ce que font les réactions chimiques , c'est perdre le plus d'énergie possible en fait ?

On peut le présenter comme cela.

Car la plaque de fer qui libère un ion Fe2+ et envoie un électron dans une pile , je comprends pas chimiquement pourquoi elle décide de le faire ?

Parce qu'elle est en contact avec le membre oxydant d'un autre couple d'oxydant réducteur, tel qu'énergétiquement il est "préférable" (perte d'énergie au total) que Fe++ soit oxydé et l'autre oxydant réduit.

(C'était déjà dans le message #2 de mach3. Serait préférable de poser des questions à propos de la réponse donnée quand cette réponse n'est pas comprise, plutôt que faire comme si on l'avait ignorée... Plus courtois d'une part, et cela permet à tout le monde d'avoir une idée de la progression, ou non, de la compréhension au cours de la discussion.)

[Chalco]

Chmiman est en première S. Il devrait mieux renseigner son profil car pour mieux le cerner (pour voir le niveau auquel lui répondre), j'ai consulté une partie de ses messages. C'est un esprit curieux : à la fois plein de curiosité et objet de curiosité. Il a une façon un peu décalée de poser les problèmes (qui sont d'une incroyable variété) puis de décaler d'une manière déconcertante les réponses obtenues. Les réponses qui lui sont faites le sont à divers niveaux dont certains dépassent certainement celui d'un élève de 1ère S. J'admire la patience de ceux qui lui répondent. Mais certains se fatiguent allant même jusqu'à le soupçonner de troller. Pour ma part, je m'interroge.

[Chmiman]

Dans ce cas là , pourquoi c'est très probable que Fe2+ soit oxydé , comme le disait Mach3 ? Est il possible de mettre une plaque de fer dans du sulfate de fer sans qu'il ne se passe rien , puisque l'on parle de probas ?
Je veux bien comprendre ce que vous dites mais je ne conçois pas le mot préférable en chimie , je n'y arrive pas , je ne vois pas la nature dire c'est préférable de faire comme ça ! ( apres c'est un point de vue qui me semble correct )


ÉDIT : je viens de voir le message de Chalco Il faudrait peut être se demander ce qu'un élève de première S aurait à troller sur un forum de science, vraiment quoi .. Je suis curieux et tente de comprendre , Moi aussi je prends du temps pour essayer de raisonner et mes objections sont toujours justifiées , merci à vous de me répondre en tout cas , ce n'est jamais perdu .

[mach3]

Vu qu'on parle de pile, un lien vers un post que j'avais fait sur un sujet proche (attention, il y a une coquille à la fin du 4e paragraphe, c'est "négativement", pas "positivement") :

http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post5748964

Je n'ai pas encore lu les échanges d'après 14h20...

m@ch3

[moco]

Bonsoir,
Si on trempe une plaque de fer dans une solution de sulfate de fer, il ne se passe rien. Rien !
Je reviens sur une phrase de Chmiman :
Car la plaque de fer qui libère un ion Fe2+ et envoie un électron dans une pile , je comprends pas chimiquement pourquoi elle décide de le faire ?
Moi non plus je ne comprends pas.
Bien sûr on peut répondre en disant que si le fer libère deux électrons pour se transformer en ion Fe2+, c''est qu'il existe ailleurs un ion qui est plus avide d'électron que le fer, et que cet ion est par exemple le cuivre Cu2+ (sui on trempe un objet en fer dans une solution de CuSO4). Mais cela revient à repousser la question plus avant, et se demander pourquoi le cuivre est plus avide d'électron que le fer. Et cela personne ne le sait.
Hélas la chimie est une science expérimentale. On constate sans pouvoir l'expliquer que le fer fait facilement deux sortes d'ions : Fe2+ et Fe3+, et pas le zinc, ni l'aluminium, ni tant d'autres.
Plus haut, Chmiman se demande pourquoi Cu ne forme pas un ion Cu3-. Là il existe une raison, qui dit que les métaux sont la partie gauche du tableau périodique, donc que ces atomes ont en général peu d'électrons sur leurs couches extérieures. Ils ont donc tendance à perdre des électrons, et donc à se charger positivement, s'ils veulent ressembler à un gaz noble (8ème colonne). C'est plus facile pour un métal de perdre 1, 2 ou 3 électrons, que d'en capter 5, 6 ou 7 pour ressembler à un gaz noble. Il n'y a que les atomes de la partie droite du tableau périodique qui forment des ions chargés négativement. Car ainsi ils n'ont besoin que de capter 1, ou 2 électrons pour ressembler aux atomes de gaz noble (8ème colonne). C'est plus facile que d'en perdre 6 ou 7 !

[Amanuensis]

Je veux bien comprendre ce que vous dites mais je ne conçois pas le mot préférable en chimie , je n'y arrive pas , je ne vois pas la nature dire c'est préférable de faire comme ça ! ( apres c'est un point de vue qui me semble correct )

Voir alors (et se limiter à) les considérations énergétiques.

Si un objet lâché tombe vers le bas, c'est que, une fois arrêté immobile sur le sol, il a "moins d'énergie potentielle" que quand il était plus haut.

Ce raisonnement sur l'énergie indique (en gros) pourquoi l'objet "préfère" être plus bas.

Si l'analogie avec la pesanteur (les objets qui tombent) est comprise, alors l'application aux réactions chimiques devrait pouvoir être comprise.

mes objections sont toujours justifiées

Non, justement.

Trop de cas où elles ne sont pas justifiées si les réponses déjà données ont été comprises. Or on ne le sait pas, faute de retour. Et manifestement, on ne peut pas supposer que "pas de questions sur une réponse" implique "la réponse a été comprise".

C'est bien de poser tout le temps des questions, mais faudrait aussi essayer de comprendre les réponses avant de poser d'autres questions (ou les mêmes!) comme si les réponses n'avaient pas été données. (Sinon, cela peut être perçu par certains comme du trollage.)

Ceux qui répondent sont bénévoles, et peuvent se lasser vite s'ils ont l'impression de répondre "dans le vide".

[Chmiman]

Merci Mach3 et les autres , je reprends simplement et clairement , ainsi qu explicitement les points pas compris de ce que vous me dites :

Prenons la barre de cuivre plongée dans une solution contenant des ions Cu2+ , mon exemple de tout à l'heure disait Cu3- et je l'avais il est vrai mal choisi . Je prends donc un autre exemple , pourquoi les ions formés ne sont pas Cu3+ , ou encore Cu+ ?

Ce n'est pas de la provocation , c'est que je recherche l'explication à ma portée voire un peu plus pour bien comprendre le maximum qu'on puisse comprendre d'une pile avec un pont salin, rien de plus , rien de moins .

De plus, comment se fait il que les solutions dans lesquelles plongent nos deux plaques ( cuivre et fer ) doivent impérativement rester neutres , pourquoi la nature s'oblige à vouloir des liquides neutres ?

Et derniere question , quelles interactions font que quand un ion Fe2+ vient dans la solution sulfate de fer , un ion du pont salin s'ajoute automatiquement pour garder la neutralité ? Je veux dire , simplemement, pourquoi les ions du pont salin interviennent alors qu'ils pourraient rester dans le pont sans se soucier d'être trempés dans deux solutions ?

Voila , j'ai envoyé ce message en ayant lu et relu vos messages précédent , en prenant des notes sur ce qui allait pas et je peux comprendre que sur un ou deux points je vous ai fait répéter mais sinon j'ai essayé d'être clair et vous remercie de votre implication , encore une fois je suis sur le forum depuis un an pour m'enrichir en connaissances scientifiques et tenter le mieux possible de comprendre les phénomènes ! Sur ce bonne soirée !

[Amanuensis]

De plus, comment se fait il que les solutions dans lesquelles plongent nos deux plaques ( cuivre et fer ) doivent impérativement rester neutres , pourquoi la nature s'oblige à vouloir des liquides neutres ?

Il n'y a pas de création nette de charge électrique. Si une solution est isolée, elle reste globalement neutre. Si les deux solutions sont en contact, l'ensemble reste globalement neutre.

La question serait alors si par exemple les deux solutions sont seulement connectées par le pont salin, pourquoi l'une ne devient pas négative et l'autre positive? C'est ça?

(Proposition de réponse après confirmation. Si pas ça, reformuler la question.)

Et derniere question , quelles interactions font que quand un ion Fe2+ vient dans la solution sulfate de fer , un ion du pont salin s'ajoute automatiquement pour garder la neutralité ? Je veux dire , simplemement, pourquoi les ions du pont salin interviennent alors qu'ils pourraient rester dans le pont sans se soucier d'être trempés dans deux solutions ?

Si les deux solutions deviennent légèrement chargées, l'une positive l'autre négative, alors se crée un champ électrique qui va faire passer des ions à travers le pont salin dans le sens qui va équilibrer (des ions + côté positif vont aller côté négatif, et/ou des ions - côtés négatif vont passer côté positif.

C'est comme deux objets à températures différentes et en contact: la chaleur passe dans le sens qui amène l’équilibre.

[mach3]

@chmiman : as-tu lu le lien dans mon message #15? Il y a un certain nombre de points qui répondent, au moins partiellement, à tes dernières interrogations.

m@ch3

[Chmiman]

Oui Mach3 j'ai vu et justement j'ai reposé avec mes mots ces questions là !

Amanuensus , oui c'est bien cela , bien que quand vous dites qu'il n'y a pas création nette de charge électrique , si j'ai un ion dans la main ( j'avoue au niveau de la crédibilité , j'abuse..)et que je le met dans une solution neutre , comment va faire la solution pour être neutre , pas d'échappatoire !
Ma question était surtout pourquoi quand une charge en trop apparaît celle ci va être compensée par une perte ou un gain d'une autre charge qui va rendre neutre la solution , c'esr ce mécanisme auquel je je trouve pas de sens chimique , je ne vois même pas dans les lois de la chimie pourquoi quand un ion arrive un autre doit partir par exemple , uniquement dans le souci de rester neutre !

Pour votre derniere reponse , comme quoi le pont salin va équilibrer les deux solutions pour éviter des charges excedentes , je peux je pense le prendre comme principe car cela découle du fait qu'une solution doit être neutre , un corolaire que je n'ai pas assimilé !!

[Amanuensis]

Amanuensus , oui c'est bien cela , bien que quand vous dites qu'il n'y a pas création nette de charge électrique

On ne peut pas créer une charge isolée, au sens où à partir d'un truc neutre on peut créer un machin de charge + et un autre de charge -, mais pas un tout seul. C'est le principe de conservation de la charge totale d'un système isolé.

, si j'ai un ion dans la main ( j'avoue au niveau de la crédibilité , j'abuse..)et que je le met dans une solution neutre , comment va faire la solution pour être neutre , pas d'échappatoire !

Si on amène des charges isolées de l'extérieur, la solution ne sera pas neutre. Cela se fait avec des solides: électricité statique. Je ne sais pas si c'est possible avec une solution aqueuse.

Mais il ne s'agit pas de création de charge, seulement d'un apport venant de l'extérieur.

Ma question était surtout pourquoi quand une charge en trop apparaît celle ci va être compensée par une perte ou un gain d'une autre charge qui va rendre neutre la solution , c'esr ce mécanisme auquel je je trouve pas de sens chimique , je ne vois même pas dans les lois de la chimie pourquoi quand un ion arrive un autre doit partir par exemple , uniquement dans le souci de rester neutre !

Deux points différents: 1) Si un ion d'un signe est créé localement, la solution étant isolée, alors un autre de signe contraire est créé en même temps, et la solution reste neutre. 2) Si la solution est en contact avec autre chose (la solution saline par exemple), elle ne reste pas nécessairement neutre ; seul l'ensemble du système isolé doit resté neutre.

Pour votre derniere reponse , comme quoi le pont salin va équilibrer les deux solutions pour éviter des charges excedentes , je peux je pense le prendre comme principe car cela découle du fait qu'une solution doit être neutre , un corolaire que je n'ai pas assimilé !!

Non, c'est le raisonnement inverse. Le pont salin permettant le passage compensant la différence de potentiel, la neutralité sera restaurée.

Quand le circuit est fermé et que le courant passe ("tourne dans le circuit"), il y a un très léger déséquilibre de charge entre les deux solutions, des électrons passent par le circuit électrique extérieur, et des ions passent le pont salin. Si on coupe le circuit électrique extérieur, alors des ions continuent à passer par le pont salin jusqu'à équilibre.

"une solution doit être neutre" n'a pas grand sens ; ce qui est correct est qu'un système isolé et neutre, le reste. Il est important de distinguer ce qui est isolé ou non.

Deux principes: 1) Conservation de la charge totale d'un système isolé, 2) Mobilité des porteurs de charge dans le sens compensant le champ électrique.

[Chmiman]

Ah , j'y vois nettement plus clair !

Cependant , je reviens sur quelque chose . Une solution neutre ou un système le reste je suis d'accord . Mais déjà , est ce que les fils où circulent les électrons de la pile font partie du système ?
Ce que je me disais , et c'est mieux de le présenter comme cela , c'était comme vous me le disiez , pourquoi le système n'est il pas positif dans un bêcher et négatif de l'autre , mais que le tout reste neutre ? Je le redis mais il doit alors exister un principe qui dit que en vertu de la neutralité , si une solution qui perd des charges ou en gagne , est en contact avec un pont salin, celui ci va autoreguler la solution en charge électrique , et c'est sûr que le mécanisme je le comprend , mais je ne vois cependant pas quelle force , quelle interaction va faire pousser un ion du pont salin vers la solution en déficit ou excès de charges ! Si il n'y a rien à comprendre et que globalement le principe on sait qu'il existe et que quand un pont salin est en contact on constate que cela se fait comme cela , je veux bien admettre mais si des forces sont en jeu pour équilibrer la solution et que cela a un sens je veux bien en savoir plus !

[Amanuensis]

Ah , j'y vois nettement plus clair !

À l'occasion, reformuler permettrait d'avoir une idée de ce qui est vu.

Cependant , je reviens sur quelque chose . Une solution neutre ou un système le reste je suis d'accord . Mais déjà , est ce que les fils où circulent les électrons de la pile font partie du système ?

Si connectés et si on cherche à bien délimiter le système isolé, oui. Isolé signifie ne pas pouvoir échanger à l'extérieur, ici électriquement. Donc si on n'inclut pas les fils, ce n'est pas isolé.

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Pour la suite, j'interviendrai plus tard, si personne ne l'a fait entretemps. (Le point important est que quand le courant circule, il y a bien un bécher légèrement positif et un bécher légèrement négatif ; faut distinguer le cas à l'équilibre (pas de courant) et le cas avec courant (stationnaire, mais dynamique, idée de "système dissipatif").

[mach3]

Analysons ce qui se passerait si on avait une solution chargée positivement reliée par un pont salin à une solution chargée négativement.
Il y a entre les deux solutions un champ électrique. Toute particule chargée positivement (respectivement négativement) subit une force électrostatique vers la solution de charge négative (resp positive).
Dans un pont salin, il y a des ions mobiles. D'après vous, que se passe-t-il pour eux?

m@ch3

[Chmiman]

Reponse à Mach3 :Ils sont sûrement poussés vers l'endroit oû la force intervient !

[Chmiman]

Ce qui me gêne le plus , c'est que il y ait échange d'électrons alors que dès le lycée on nous apprend que les éléments réagissent pour respecter la règle de' l'octet ou du duet, et on ne s'y retrouve pas en redox avec ces règles !

[Lansberg]

Bonjour,

Ce qui me gêne le plus , c'est que il y ait échange d'électrons alors que dès le lycée on nous apprend que les éléments réagissent pour respecter la règle de' l'octet ou du duet, et on ne s'y retrouve pas en redox avec ces règles !

Il faut relire le premier message de mach3 :

"On peut interpréter ce courant comme dû à une différence de potentiel électrique entre les espèces chimiques qui se les échangent, différence de potentiel lié à la différence d'énergie des électrons dans l'espèce de départ et l'espèce d'arrivée.
Les couples redox sont donc caractérisés par un potentiel dit electrochimique, dont malheureusement vous n'entendrez pas parler au lycée (de mon temps c'était au programme...), et dont l'étude permet de prédire les réactions redox."

Voici quelques explications complémentaires :

Quand on prépare une solution, celle-ci est forcément neutre électriquement. Dans le cas qui nous intéresse ici, on prend une lame de cuivre qu'on plonge dans une solution de sulfate de cuivre II. L'équation de dissolution du sulfate de cuivre dans l'eau est :
CuSO_{4 (s)} --------> Cu²⁺ _(aq) + SO₄^2- _(aq)
La neutralité est déjà présente dans le solide ionique et on la retrouve pour la solution. La situation est absolument identique pour le fer plongé dans la solution de sulfate de fer.

Si on relie les deux solutions par un pont salin, il ne se passe rien (la pile ne débite pas) !

Si on prend un voltmètre et qu'on le branche aux bornes de la pile on va mesurer une tension. Le voltmètre indiquera environ 0,8 V. Le voltmètre permet de connaître aussi la polarité des bornes de la pile ( borne - pour le fer et + pour le cuivre). Cela montre que nos deux demi-piles ne sont pas identiques "chimiquement" parlant. Il y a une différence entre le couple redox Cu++/Cu et le couple redox Fe2+/Fe. Et ça, ce n'est effectivement plus enseigné au lycée. Chaque couple est caractérisé par un potentiel standard d'électrode qui s'exprime en volts. On le mesure avec une autre "demi-pile" constituée du couple H⁺/H₂. À ce dernier couple on attribue une valeur arbitraire de potentiel égale à 0 volt. On peut alors classer tous les autres couples redox par mesure de tension.
On peut ainsi mesurer ce qu’on appelle le « potentiel de réduction d'un couple redox ».
Le couple Cu++/Cu associé au couple H+/H2 donne un potentiel de réduction de 0,34 V. Le couple Fe++/Fe associé au couple H+/H2 donne un potentiel de réduction de -0,44 V.
Quand on met en présence deux couples redox (comme dans une pile), la réduction concernera le couple qui a le potentiel de réduction le plus élevé.

Pour le couple Cu++/Cu : potentiel de réduction = 0,34 V
Pour Fe++/Fe : - 0,44 V

0,34 > -0,44. Je sais alors que la réaction redox va se faire dans le sens Cu++ ------> Cu pour la première demi-pile (réduction) et dans le sens Fe ----> Fe++ pour la seconde demi-pile (oxydation).

On fait débiter la pile : on ferme le circuit en mettant un récepteur (une résistance ou n'importe quoi d'autre). À ce moment là, on met en mouvement des électrons libres car les réactions à chaque demi-pile commencent. Les électrons vont aller du couple redox présentant le plus faible potentiel de réduction vers le couple présentant le potentiel de réduction le plus élevé. Dit d'une autre manière, les ions Cu++ qui ont un pouvoir "oxydant" élevé attirent à eux les électrons libres du fer qui a un "pouvoir" réducteur élevé.

A chaque fois qu'un atome de fer libère deux électrons dans le circuit, un ion Fe++ est libéré dans la solution. Aussitôt pour retrouver la neutralité de la solution deux ions Cl- du pont salin (on prend souvent du KCl pour le réaliser) passent dans la solution.
A chaque fois que deux électrons arrivent à la borne de cuivre, un ion Cu++ se transforme en Cu. La neutralité de la solution est retrouvée par le passage dans la solution de deux ions K+ du pont salin relire dernier message de mach3).

[Chmiman]

Et l'ion Cu2+ qui se forme , il migre avec quel force pour se retrouver en solution ? Car j'ai bien compris vos explication avec le potentiel électrochimique , mais si on regarde non pas le circuit extérieur mais les solutions , quel force va expulser un ion Cu2+ , car pour le coup ça on ne l'a pas expliqué réellement . Maintenant , pourquoi le couple Cu2+ /Cu a un potentiel de réduction plus important que le couple fer alors que les ions sont chargés de la même façon ( il y a deux électrons en moins sur chaque ion) ?

[Lansberg]

Et l'ion Cu2+ qui se forme , il migre avec quel force pour se retrouver en solution ?

C'est toujours l'interaction électrique qui est à l'œuvre. Quand on met du sulfate de cuivre dans l'eau, ce solide ionique est démantelé grâce à l'eau qui est une molécule polaire (dipôle électrique, avec une "surcharge" électrique négative du côté de l'oxygène et une "surcharge" électrique positive du côté des hydrogènes). Les ions du sulfate de cuivre se séparent les uns des autres et s'entourent d'un certain nombre de molécules d'eau. L'agitation thermique au sein de la solution fait le reste en homogénéisant la solution.

Car j'ai bien compris vos explication avec le potentiel électrochimique , mais si on regarde non pas le circuit extérieur mais les solutions , quel force va expulser un ion Cu2+ , car pour le coup ça on ne l'a pas expliqué réellement .

Il n'y a pas "d'expulsion" d'ions Cu++ !!! Ils sont présents dans la solution !!
Et ceux qui sont au contact direct de la lame de cuivre récupèrent deux électrons en provenance du fer grâce aux fils conducteurs reliant les deux demi-piles. Les ions Cu++ redonnent du cuivre métallique qui se dépose sur la lame de cuivre. Pour que la solution conserve sa neutralité, des ions K+ du pont salin, passent dans la solution de sulfate de cuivre.

Maintenant , pourquoi le couple Cu2+ /Cu a un potentiel de réduction plus important que le couple fer alors que les ions sont chargés de la même façon ( il y a deux électrons en moins sur chaque ion) ?

L'explication est beaucoup plus complexe et dépasse le cadre d'un cours de lycée. C'est ce qu'évoquait Mach3 dans son commentaire : "...lié à la différence d'énergie des électrons dans l'espèce de départ et l'espèce d'arrivée...". Il faut apprendre comment sont "répartis" les électrons autour du noyau et ce n'est pas aussi simple que ce qu'on peut voir au lycée. Il faut se lancer dans la physique quantique...