📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Définition : Une pile est un système chimique qui transforme l'énergie chimique en énergie électrique grâce à une réaction d'oxydoréduction spontanée.
- Constitution : Deux demi-piles reliées par un pont salin. Chaque demi-pile contient un couple oxydant/réducteur.
- Polarité :
- Anode (pôle -) : siège de l'oxydation ($Red \rightarrow Ox + n e^-$).
- Cathode (pôle +) : siège de la réduction ($Ox + n e^- \rightarrow Red$).
- Quotient de réaction : $Q_r = \frac{[Ox_2]^{n_2}}{[Red_1]^{n_1}}$ (selon l'équation).
- Critère d'évolution : Si $Q_{r,i} < K$, la réaction évolue dans le sens direct.
- Capacité : $Q_{max} = I \cdot \Delta t = n(e^-) \cdot F$, avec $F = 96500 , C.mol^{-1}$.
Méthodes à maîtriser
- Déterminer la polarité : Comparer $Q_{r,i}$ et $K$. Si $Q_{r,i} < K$, le sens direct est spontané : l'anode est le réducteur du couple qui s'oxyde.
- Schéma conventionnel : $(-)\text{ Métal}_1 | \text{Solution}_1 || \text{Solution}_2 | \text{Métal}_2 (+)$.
- Calcul de la capacité : Utiliser le tableau d'avancement pour relier $n(e^-)$ à l'avancement $x_{max}$.
Exemples corrigés
- Calcul de $Q_{max}$ : Pour une pile débitant un courant $I=0,1 A$ pendant $1h$, $Q_{max} = 0,1 \times 3600 = 360 C$.
- Relation $n(e^-)$ : Si l'équation est $Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu$, alors $n(e^-) = 2x$.
Erreurs fréquentes
- Confondre l'anode (pôle -) et la cathode (pôle +).
- Oublier de convertir le temps en secondes pour le calcul de $Q_{max}$.
- Inverser le sens du courant (extérieur : du + vers le -) et des électrons (du - vers le +).