📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Un pile est un système qui convertit l'énergie chimique en énergie électrique grâce à une réaction d'oxydoréduction spontanée.
- Constitution : Deux demi-piles reliées par un pont salin.
- Polarité :
- Anode (pôle -) : oxydation ($Red_1 \rightarrow Ox_1 + n e^-$).
- Cathode (pôle +) : réduction ($Ox_2 + n e^- \rightarrow Red_2$).
- Quotient de réaction : $Q_r = \frac{[Ox_1]}{[Red_2]}$ (selon l'équation).
- Évolution spontanée : Si $Q_{r,i} < K$, le système évolue dans le sens direct.
- Relation charge : $Q_{max} = I \cdot \Delta t = n(e^-) \cdot F$.
Méthodes à maîtriser
- Déterminer la polarité : Comparer $Q_{r,i}$ et $K$. Si $Q_{r,i} < K$, le sens direct est spontané.
- Schéma conventionnel : $(-)$ $Red_1 | Ox_1 || Ox_2 | Red_2$ $(+)$.
- Calcul de la durée de vie : Utiliser $Q_{max} = n(e^-) \cdot F$ avec $n(e^-)$ calculé à partir du réactif limitant.
Exemples corrigés
Exemple : Pile Daniell ($Zn/Zn^{2+} || Cu^{2+}/Cu$). $Q_{r,i} = \frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]}$. Si $Q_{r,i} < K$, alors $Zn$ s'oxyde à l'anode et $Cu^{2+}$ se réduit à la cathode.
Erreurs fréquentes
- Inverser l'anode et la cathode.
- Oublier que le courant circule de la cathode vers l'anode à l'extérieur.
- Confondre $Q_{max}$ (charge) et $Q_r$ (quotient).