CHM 1978 – Chimie Analytique Automne 2001 Cours 9 – Électrochimie Par: Sébastien Sauvé et Dominic Rochefort

Électrochimie Domaine d’étude de la transformation de l’énergie chimique en énergie électrique et vice-versa Production d’électricité à partir de réactions chimiques  Piles Production d’un courant électrique pour produire une réaction chimique  placage

Charge électrique La charge électrique (q) est mesurée en coulombs (C). Un électron à une charge de 1.602·10-19 C, donc une mole d’électrons a une charge de 9.649·104 C, aussi appelée constante de Faraday (F).

Titrages Donc, si une réaction d’oxydoréduction utilise 6.05 g de Fe, quelle est la charge électrique associée?

Potentiel Le potentiel d’une espèce est sa force à accepter ou à donner des électrons Par analogie, le Ka d’un acide est sa capacité à donner des H+ Une espèce avec un haut potentiel sera oxydante (veut donner ses électrons) Une espèce avec un potentiel bas (ou négatif) sera réductrice, donc elle veut prendre des électrons

Nombre d’oxydation Plus le nombre d’oxydation est élevé, plus l’espèce est oxydée Ex.:

Potentiels rédox Les potentiels ne sont pas mesurés de façon absolue, mais relative à une autre espèce. Par convention, la réaction rédox de l’hydrogène est fixée à 0.000V. On mesure donc les potentiels par rapport à ce 0 et on les nomme potentiels rédox standards (E°) E°(V) 1.72 0.77 0.34 0.00 -0.76

Prédire les réactions On peut utiliser le potentiel rédox des espèces pour vérifier s’il y aura réaction (donc échange d’électron) entre elles. Ex. Ce4+ et Fe2+ réagiront-ils ensemble? Par convention, les tables donnent le potentiel pour la réduction, pour l’oxydation, on doit inverser le signe:

Demi-réactions Potentiels de demi-réactions (Zumdhal 1998, page 377)

Réaction de Ce4+/Fe2+ Pour qu’il y ait réaction, Ce4+ est l’oxydant (accepte 1 e-) et Fe2+ est le réducteur (donne 1 e-). Fe2+ sera donc oxydé: Ce4+ sera réduit: Somme des deux: La réaction est favorable et se produira puisque le E° total est positif.

Réaction de Fe3+/Cu2+ Réduction: Oxydation: Pour faire une équation totale balancée on doit multiplier par 2 l’équation de réduction (Fe3+/ Fe2+) puisque le cuivre donne 2 e-. . Par contre on ne multiplie pas le potentiel, celui-ci correspond au potentiel par coulomb, et ne dépend pas du total. Une réaction positive, donc favorable.

Pile Montage typique de pile: Pile (Zumdhal 1998, page 376)