Fiche de cours de chimie

Terminale S

Les piles et l'électrolyse

Un courant électrique correspond à un débit d'électrons dans un circuit. Le principe d'une pile repose sur les transferts d'électrons mis en jeu dans des réactions d'oxydoréduction.

Une pile correspond à une transformation spontanée. Elle est constituée de deux demi-piles qui correspondent chacune à la demi-équation d'un couple rédox et qui sont reliées entre elles par un pont salin.

schéma d'une pile

L'anode correspond toujours à l'électrode où à lieu l'oxydation.

La cathode correspond toujours à l'électrode où à lieu la réduction.

Le pont salin, solution gélifiée conductrice constituée d'ions inertes dans le système chimique de la pile, permet de maintenir l'électroneutralité dans les solutions électrolitiques des demi-piles, et donc de fermer le circuit afin que les électrons puissent circuler.

Une pile transforme de l'énergie chimique en énergie électrique.

La tension aux bornes d'une pile est donnée par la relation:

formule: U=E-Ri U: tension en volt, E force électromotrice en volt, r: résistance interne en ohm et I: intensité du courant en ampère

L'énergie chimique de la pile, l'énergie calorifique perdue par effet Joule et l'énergie électrique fournie au circuit par la pile sont respectivement données par les relations suivantes:

formule: énergie=tension*intensité*temps écouléénergie en joule, tension en volt, intensité en ampère et temps en seconde

La quantité d'électricité débitée par la pile peut-être calculée à l'aide de la relation:

formule: Q=n*NA*eQ: charge en coulomb, n quantité de matière d'électrons en mol, NA: nombre d'Avogadro, e: charge élémentaire=1,6*10^(-19) C

L'intensité du courant délivré peut être calculée à l'aide de la relation:

formule: I=Q/t I: intensité du courant en ampère, Q: charge en coulomb et t: temps en seconde

Lorsque la pile fonctionne, le système chimique est hors équilibre,Qr différent de K. Lorsque la système chimique à atteint l'état d'équilibre, la pile est usée,Qr=K.

L'électrolyse correspond à une transformation forcée. C'est un générateur branché aux bornes des électrodes qui impose le sens du courant (principe du rechargement d'une pile rechargeable). Le sens de migration des différentes entités composant la pile est alors inversé.

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