Énergies chimique et électrique

Thèmes abordés

Énergie chimique, énergie électrique, pile, électrolyse, électrode, potentiel de Nernst, loi de Faraday

Résumé du document

Une demi-pile est constituée par un conducteur électronique plongé dans une solution électrolytique contenant un couple oxydant-réducteur ; le conducteur est l'électrode.

Extraits

[...] Énergies chimique et électrique I. La pile Demi-pile : elle est constituée par un conducteur électronique plongé dans une solution électrolytique contenant un couple oxydant-réducteur ; le conducteur est l'électrode Pile électrochimique : c'est l'association de 2 demi-piles par l'intermédiaire d'un pont salin (laisse passer les ions conducteurs) ou d'une paroi poreuse ; l'asymétrie du potentiel électrique des 2 électrodes se traduit par l'existence d'une différence de potentiel aux bornes de la cellule * la force électromotrice est la différence de potentiel existant à courant nul entre les 2 électrodes : e = - * l'électrode au potentiel le plus élevé est la cathode ; à sa surface se produit une réduction * l'électrode au potentiel le moins élevé est l'anode ; à sa surface se produit une oxydation * écrire conventionnelle d'une pile électrochimique : - M1(s) - solution électrolytique S1 solution électrolytique S2 - M2(s) + * fonctionnement - en mode générateur : transformation d'énergie chimique en électrique (décharge d'une pile ou accumulateur) - en mode récepteur : transformation d'énergie électrique en chimique (recharge d'accumulateurs) Relation enthalpie libre - fem : pour une pile électrochimique en mode générateur où se produit la réaction ox2 + red1 ? [...]

[...] ox1 + red2 avec transfert de z mol d'électrons * le travail électrique fourni par le système en réaction chimique au milieu extérieur est ?Welec = -e.dq = -z.F.e.d? avec ? [...]

[...] l'avancement de la réaction à l'instant q la charge électrique * lors d'une transformation irréversible élémentaire, T?Sc et dGT,P abs(?Welec) Transformation forcée : elle est caractérisée par la condition ?rG.d? > 0 avec ?rG>0 et >0 ; le système ne peut évoluer spontanément ; pour réaliser la transformation, il faut apporter au système de l'énergie chimique sous forme d'énergie électrique * cette condition est réalisée dans les électrolyseurs et lors de la charge des accumulateurs II. [...]

[...] L'électrolyse Principe de l'électrolyse : il faut un générateur à tension continue électrodes et une solution électrolytique : - l'électrode reliée au pôle - du générateur reçoit des électrons, il y a réduction, c'est une cathode - l'électrode reliée au pôle + du générateur cède des électrons, il y a oxydation, c'est une anode * la différence de potentiel aux bornes de l'électrolyseur vaut UAC = VA -VC * l'apport d'énergie électrique permet la réalisation d'une réaction d'oxydoréduction dans le sens contraire au sens thermodynamique spontané, Méthode : déterminer (avec courbes courant-potentiel) les produits d'une électrolyse - faire le bilan des espèces électro-actives dans la solution (avec électrodes) - écrire les demi-réactions d'oxydation ou de réduction auxquelles peuvent donner lieu ces espèces - calculer le potentiel d'équilibre du couple redox en tenant compte des surtensions éventuelles - placer sur le diagramme les courbes courant-potentiel ? [...]