Les piles électrochimiques

La majorité des réactions chimiques sont des réactions d'oxydo-réduction. Une réaction d'oxydo-réduction à lieu lorsque parmi les réactifs il y a au moins un atome d'une molécule qui perd un ou des électrons, le réducteur, et un autre atome qui les accepte, l'oxydant. Ce phénomène d'échange d'électrons passe inaperçu lorsque l'on mélange deux réactifs.
Par exemple, si l'on plonge un morceau de zinc dans une solution de sulfate de cuivre, Cu2SO4, après quelques temps on observera sur le morceau de zinc un dépôt brun rougeâtre, c'est du cuivre métallique. Que s'est-il passé?
Lorsqu'un ion Cu++ entre en collision avec un atome de zinc, celui-ci lui cède deux électrons, le Cu métallique apparaît et l'atome de Zn, ayant perdu deux électrons, devient Zn++, qui passe en solution. L'équation chimique

Cu++SO4-- + Zn    -->    Zn++SO4-- + Cu

Il s'agit maintenant de s'arranger pour que cet échange d'électrons ne se fasse pas directement, mais par l'intermédiaire d'un fils et l'on aura fabriqué une pile électrochimique.

Si vous voyez ce texte c'est que votre navigateur ne peut exécuter les applets en Java. À côté, voyez comment fonctionne la pile dite de Daniell. Une plaque de cuivre est plongée dans une solution de sulfate de cuivre. Celle-ci est séparée d'une solution de sulfate de zinc, par une paroi poreuse qui empèche les deux solutions de se mélanger. Une plaque de zinc se trouve dans la deuxième solution.
En cliquant sur l'animation il est possible d'alterner entre trois vitesses différentes d'animation.

Vous voulez en fabriquer une pour vous amuser, et bien voilà

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Pour alterner entre l'affichage heures:minutes ou minutes:secondes, cliquez sur l'écran de l'horloge.
Remplir un petit contenant en plastique avec de l'eau du robinet, si votre eau est très douce, ajoutez un grain de sel. Percez le couvercle de deux trous, dans le premier y mettre un fils de cuivre rigide (~5 cm) et dans l'autre une tige de zinc (~5cm). Si vous n'en trouvez pas, un clou galvanisé fera bien l'affaire. Mettez le couvercle en place, voilà vous avez une pile. Mesurez avec un voltmètre électronique, le + côté cuivre, cela donne 0,8 à 0,9 volt. La quantité de courant disponible est très faible, mais avec deux piles en série, elles peuvent faire fonctionner une petite horloge avec affichage à cristaux liquides pendant plusieurs semaines. Elle faiblit, changez l'eau et si nécessaire nettoyez les deux métaux.

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© Claude Abraham 1997-2009