Questionnaire a été réalisé avec Questy

Pour s'auto-évaluer 

Essentiel :

►  Les piles et accumulateurs :

-  Les piles et les accumulateurs sont des générateurs électrochimiques.

-  Ils convertissent de l’énergie chimique en énergie électrique.

-  Ils sont constitués :

-  De deux électrodes,

-  Les électrodes sont en contact d’un milieu conducteur, appelé électrolyte.

-  Ils sont caractérisés par une force électromotrice E (f.é.m) (volt V) et une résistance interne r (Ω).

-  Lorsque la pile débite du courant électrique, des réactions chimiques se produisent au niveau des électrodes.

-  Le bilan des réactions chimiques (réactions électrochimiques) qui se produisent à chacune des électrodes de la pile donne l’équation de la réaction chimique :

-  Il faut recycler les piles car elles contiennent des produits chimiques, des métaux lourds,….

-  Une pile ne peut pas être rechargée.

-  Lorsqu’on l’utilise, elle s’use et se décharge.

-  Un accumulateur se décharge lors de son utilisation. Mais, on peut le recharger.

-  Lors de la charge de l’accumulateur par le générateur, on transforme de l’énergie électrique en énergie chimique.

-   Il se produit les réactions inverses aux niveaux des électrodes. On réalise une électrolyse.

-  Exemple : accumulateur au lithium

-  Un accumulateur est un système chimique qui fonctionne comme une pile (générateur), lorsqu'il se décharge et qui a la possibilité d'être rechargé comme une batterie de voiture classique (d'où le nom impropre de « pile rechargeable ») ; il se comporte alors comme un récepteur.

-  Les recherches actuelles pour les véhicules électriques tendent à utiliser des accumulateurs « Li-ion » dans lesquels l'élément lithium est apporté sous forme ionique par le composé LiFePO₄. La tension de fonctionnement de ces accumulateurs est de l'ordre de U_PN = 3,3 V.

-  Leur temps de recharge a été considérablement diminué mais reste malgré tout encore d'environ de trois heures

►  Pile  Zinc-Cuivre : La pile Daniell 

-  Fonctionnement :

 

-  Dans le cas présent, l’électrode de cuivre constitue la borne positive de la pile et l’électrode de zinc la borne négative.

-  Le courant généré par cette pile circule de l’électrode de cuivre vers l’électrode de zinc à l’extérieur de la pile.

-  Les électrons, responsables du passage de ce courant dans le circuit électrique (fils et électrodes), circule de l’électrode de zinc vers l’électrode de cuivre à l’extérieur du circuit.

-  À l’intérieur de la pile les porteurs de charges sont les ions.

-  Le courant électrique à l’intérieur de la pile est dû à la double migration des ions positifs et négatifs, présents dans les différentes solutions, se déplaçant en sens inverses.

-  Remarque : Les électrons n’existent pas en solution aqueuse et ils ne peuvent pas s’accumuler sur la plaque. Ils se déplacent vers l’électrode de cuivre grâce au circuit électrique.

-  Les cations se déplacent dans le sens du courant électrique et les anions se déplacent en sens inverse de celui du courant électrique.

►  Pile  Zinc-Cuivre : La pile Daniell 

-  Réactions aux électrodes :

-  À la borne positive, ici l’électrode de cuivre, les électrons qui arrivent sont consommés par la réaction

Cu ²⁺ (aq)  +  2 e ^– →  Cu (s)

-  Cette électrode est appelée la Cathode.

-  À la borne négative de la pile, ici l’électrode de zinc les électrons sont créés par la réaction

Zn (s) → Zn ²⁺ (aq)  +  2 e ^–

-  Cette électrode est appelée l’anode.

-  Réaction de fonctionnement de la pile.

-  Lorsque la pile débite du courant électrique, des réactions chimiques se produisent au niveau des électrodes.

-  Le bilan des réactions chimiques (réactions électrochimiques) qui se produisent à chacune des électrodes de la pile donne l’équation de la réaction chimique :

-  Équation de la réaction :

-  On est en présence d’un générateur électrochimique qui transforme de l’énergie chimique en énergie électrique.

 

►  Couples oxydant / réducteur :

-  Oxydant ;

-  Un oxydant est une entité chimique capable de gagner un ou plusieurs électrons.

-  Oxydant : gagne

-  Exemples : Ag ⁺, Cu ²⁺, Zn ²⁺

-  Réducteur :

-  Un réducteur est une entité chimique capable de perdre un ou plusieurs électrons.

-  Réducteur : perd

^-  Exemples : Cu, Zn

►  Couple Ag ⁺ (aq) / Ag (s) :

-  À tout couple oxydant / réducteur, on associe la demi-équation électronique d’oxydoréduction suivante :

-  L’espèce Ag ⁺ (aq) est réduite en l’espèce Ag (s).

-  L’espèce Ag (s) est oxydée en l’espèce Ag ⁺ (aq).

-  Ceci est une écriture formelle.

-  Le signe égal traduit la possibilité de passer d’une forme à l’autre suivant les conditions expérimentales.

 

►  Couple Cl₂ (g) / Cl^– (aq) :

-  L’espèce Cl₂ (g) est réduite en l’espèce Cl^– (aq).

-  L’espèce Cl^– (aq) est oxydée en l’espèce Cl₂ (g).

►  Réaction d’oxydoréduction :

-  Une réaction d’oxydoréduction est une réaction qui met en jeu un transfert d’électrons entre ses réactifs.

-  Elle fait agir l’oxydant d’un couple avec le réducteur d’un autre couple pour donner leurs espèces conjuguées.

_-  On peut écrire : Ox₁  +  Red₂  →  Red₁  +  Ox₂

-  Lorsque la pile débite du courant électrique, des réactions chimiques se produisent au niveau des électrodes.

-  Le bilan des réactions chimiques (réactions électrochimiques) qui se produisent à chacune des électrodes de la pile donne l’équation de la réaction chimique :

►  Réaction entre les couples Ox / Red : Fe²⁺ (aq) / Fe (s)  et Zn²⁺ (aq) / Zn (s)

-  Il se produit la réaction suivante :

Fe²⁺ (aq)  +  Zn (s) →  Fe (s)  +  Zn²⁺ (aq)

-  Au cours de cette :

-  L’espèce Fe²⁺ (aq) a été réduite. C’est l’oxydant.

-  L’espèce Zn (s) a été oxydée. C’est le réducteur.

-  L’oxydant est réduit et le réducteur oxydé.