Sens des ions dans une pile

[Hawru]

Bonsoir,
J'ai un peu de mal avec certaines notions concernant les piles et votre aide serait la bienvenue.

J'ai compris que dans une pile on distingue un circuit extérieur et un circuit intérieur. Les ions de l'électrolyte font partie intégrante du circuit intérieur et assure la conductivité de la solution.
Je ne comprends pas pourquoi les cations (ions positifs qui ont perdu des électrons) sont attirés par la cathode reliée à la borne négative (se déplaçant en conséquent de la borne + vers la borne -) et pourquoi les anions (ions négatifs qui ont gagné des électrons) sont attirés par l'anode reliée à la borne positive (leur sens de déplacement étant donc de la borne - vers la borne +).

Merci d'avance !
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[jeanne08]

Je t'explique le fonctionnement d'une pile : électrode de cuivre solide qui plonge dans une solution de sulfate de cuivre (Cu2+et SO4 2- ) séparée par une paroi poreuse d'une solution de sulfate de zinc (Zn2+et SO4 2- ) dans laquelle se trouve une électrode de zinc
- la pile ne débite pas : il ne s'y passe rien. On branche un voltmètre et on a une borne au potentiel plus élevé ( borne + ) : celle de Cu et une borne à un potentiel plus bas ( borne - ) : celle de Zn
- on met un fil métallique entre les deux bornes :
- il y a un courant électrique qui va du + au - donc un courant d'électrons qui part de la borne - et arrive vers la borne + (on remarque que des électrons négatifs ont spontanément tendance à se diriger vers une borne + )
- les électrons qui arrivent à la surface du cuivre métallique se combinent à des Cu2+ collés sur la surface : Cu2+ + 2e- -> Cu solide, d'autres Cu2+ viennent au contact de l'électrode de Cu solide et à la borne de Zn il y a du Zn solide qui abandonne des électrons et se transforment en Zn2+ à la surface de l'électrode (Znsolide -> Zn2+ +2e ) et les Zn2+ repartent dans la solution pendant que les électrons partent dans l'électrode puis dans le fil métallique
- le compartiment du sulfate de cuivre s'appauvrit en cations donc va contenir trop d'anions sulfate tandis que le compartiment qui contient le sulfate de zinc s'enrichit en cation Zn2+ donc va manquer d'anions. Les solutions restent neutres donc on a un courant d'ions sulfate à travers la paroi poreuse.

Voilà j'ai détaillé le fonctionnement de cette pile : courant électrique , interfaces électrodes/solution et à l'intérieur des solutions. Ce n'est qu'un exemple classique de pile et les courants d'ions peuvent, selon les cas être un courant d'anions et ( ou) de cations à l'intérieur de la pile.

[Hawru]

Merci beaucoup de votre réponse très complète ! Toutefois je n'assimile pas très bien le dernier paragraphe : "le compartiment du sulfate de cuivre s'appauvrit en cations donc va contenir trop d'anions sulfate tandis que le compartiment qui contient le sulfate de zinc s'enrichit en cation Zn2+ donc va manquer d'anions. Les solutions restent neutres donc on a un courant d'ions sulfate à travers la paroi poreuse." Cela ne voudrait-il pas dire que les anions excédentaires dans le compartiment du sulfate de cuivre vont être attirés par la borne - et que les cations de sulfate de zinc vont se diriger vers la borne + ? Merci

[jeanne08]

Je ne sais pas le détail des mouvements des ions à travers la paroi poreuse qui est là pour éviter le mélange des solutions anodiques et cathodiques mais il y a forcément un mouvement d'ions qui va assurer a neutralité électrique des solutions.

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Bonjour,
Les deux mouvements se produisent simultanément à travers la membrane poreuse. D'une part les ions sulfate excédentaires à la cathode sont attirés par l'autre compartiment et traversent la membrane ou la paroi poreuse. D'autre part, les lions Zn2+ émis à l'anode sont attirés par l'excès de charges négatives de la cathode et traversent la paroi poreuse dans l'autre sens. L'importance relative de ces deux processus dépend de la vitesse de migration des ions.