Les piles électrochimiques 13/04/2017

Introduction Quel est le point commun entre ces appareils ? La jamais contente 13/04/2017

I/ La pile électrochimique Une pile électrochimique nécessite la présence de 3 constituants : • Une plaque métallique • Une deuxième plaque métallique • Une solution électrolytique (solution contenant des ions) Présente dans la vie quotidienne, elle peut se présenter sous différentes formes : saline, alcaline, lithium, à oxyde d’argent (pile bouton) ou à combustible. Mais pourquoi les piles sont intéressantes ? 13/04/2017

II/ La transformation chimique et l’énergie thermique On réalise l’expérience ci dessous Solution de sulfate de cuivre Poudre de zinc On constate alors : Une élévation de température Une décoloration de la solution Le virement au rouge de la poudre de zinc 13/04/2017

On interprète maintenant ces phénomènes Les ions Cu2+ réagissent. Du cuivre métallique est crée. Le zinc se transforme en ion zinc que l’on peut caractériser par la soude On a donc mis en évidence la présence de réactif (Cu2+ et Zn) et de produits (Cu et Zn2+). On a donc ici une réaction chimique. On constate aussi une élévation de température, cela signifie donc que la réaction chimique libère de l ’énergie sous forme de chaleur : de l’énergie thermique. 13/04/2017

III/ La transformation chimique et l’énergie électrique On vient de voir qu’une réaction est capable de l’énergie sous forme thermique. Il serait intéressant de pouvoir libérer cette énergie sous une autre forme. Les piles fournissent une autre forme d’énergie : une énergie électrique. Comment fonctionne une pile ? On réalise le montage suivant : On a une lame de cuivre une lame de zinc une solution de sulfate de cuivre un voltmètre 13/04/2017

L’apparition d’une tension aux bornes du système On constate : L’apparition d’une tension aux bornes du système L’apparition de cuivre métallique sur l’électrode de zinc quand on branche en ampèremètre. On interprète : Une tension est apparue aux bornes des deux plaques, on a donc formé une pile. La plaque de cuivre est reliée a la borne V du voltmètre, il s’agit donc de la borne +, et la plaque de zinc la borne -. La pile est donc polarisée. 13/04/2017

Lorsque la pile fonctionne, on observe l’apparition de cuivre métallique. En attendant beaucoup de temps on constaterait que la solution se décolore progressivement. On consomme donc des ions Cu2+. Ce phénomène de consommation de réactifs est lié a l’usure de la pile. Quand la pile est usée la totalité des réactifs a disparu. On dit enfin qu’une pile (ou générateur électrochimique) est un convertisseur d’énergie, en effet il convertit l’énergie chimique en énergie électrique ou thermique. 13/04/2017

Bilan Energie chimique Pile Energie électrique Energie thermique Retraitement des piles (France Info) 13/04/2017