Thème 1 : Confort dans l`habitat

Thème 1 : Confort dans l’habitat
FICHE
BILAN 2
ELECTROCHIMIE
Oxydoréduction
 Un peu de vocabulaire…
Une réaction d’oxydoréduction est une réaction au cours de laquelle on observe un
transfert d’électrons entre deux composés.

L’espèce qui donne les électrons, au cours d’une réaction d’oxydation, est appelée réducteur.

L’espèce qui reçoit les électrons, au cours d’une réaction de réduction, est appelée
oxydant.

Un couple oxydant/réducteur (Ox/Red) est l’association d’un oxydant et d’un réducteur du même élément chimique

 Classement des couples
Au cours d’une réaction d’oxydoréduction, 2 couples OX/RED interviennent (Ox1/Red1 et
Ox2/Red2), l’oxydant du 1er couple réagissant avec le réducteur du 2nd :

Ox1 + Red2  Ox2 + Red1
 On dit que le pouvoir oxydant d’Ox1 est supérieur à celui d’Ox2
 On dit que le pouvoir réducteur de Red 2 est supérieur à celui Red1
 On peut alors classer les deux couples Ox1/Red1 et Ox2/Red2 selon leur pouvoir oxydant
ou réducteur :
Au cours d’une réaction d’oxydoréduction,
L’oxydant le plus fort réagit toujours avec le
réducteur le plus fort.

 Le sens de la réaction suit la règle du gamma (γ).
Electrochimie
 Constitution d’une pile électrochimique
• Les piles présentent toutes :
-
deux électrodes constituées de matériaux
conducteurs (en général des métaux ou du
carbone).
-
une ou plusieurs solutions électrolytiques (les
ions nécessaires au fonctionnement peuvent
être présents dans un gel).
-
Un pont salin ou une paroi poreuse.
Le pont salin est constitué d'un tube en U creux rempli d'une solution gélifiée conductrice
concentrée. Les ions présents dans le pont salin (en général K+ et Cl- ou NO3-) n'interviennent pas dans la réaction d'oxydoréduction qui est la source de l'énergie électrique. On dit
qu'ils sont chimiquement inertes. Leur rôle est d'une part de permettre le passage du courant dans la pile et d'autre part d'assurer la neutralité électrique des solutions.
 Fonctionnement de la pile électrochimique
• Une pile électrochimique est un
générateur qui transforme une partie de
l'énergie chimique venant d'une réaction
d'oxydoréduction spontanée en énergie
électrique.

Lors du fonctionnement de la pile :
- l’anode (pôle négatif) est le siège d’une oxydation
- la cathode (pôle positif) est le siège d’une réduction
• La consommation des réactifs entraîne l’« usure » de la pile.
Ex de la pile Daniell :
A l’anode (borne -), on observe une oxydation du zinc de l’électrode :
Zn  Zn2+ + 2 e- La lame de zinc est rongée
- des ions Zn2+ apparaissent en solution
A la cathode (pôle +), on observe une réduction des ions Cu2+ de l’électrolyte :
Cu2+ + 2 e-  C
- l’électrode de cuivre se recouvre d’un dépôt de cuivre
- les ions cuivre Cu2+ de l’électrolyte sont consommés
 La f.e.m de la pile
La tension aux bornes de la pile lorsqu’elle ne débite pas de courant est appelée
« tension à vide » ou f.e.m (force électromotrice)

La f.e.m de la pile dépend de la nature des métaux des électrodes et de la
concentration des électrolytes

Lorsque la concentration des électrolytes est de 1,0 mol.L-1, la f.e.m. des piles peut être
calculée en utilisant les potentiels standards d’oxydoréduction (noté E°):
 La fem d’une pile sera : E = E°(cathode) – E°(anode)
Ex de la pile Daniell :
E = E°(cathode) – E°(anode) = E°(Cu2+/Cu) – E°(Zn2+/Zn)
E = 0,34 – (- 0,76) = 1,1 V
 Pile ou accumulateur ?
 Dans une pile, les réactifs chimiques sont introduits à la fabrication. Quand ils sont
épuisés, on doit remplacer la pile par une neuve. Une pile ne peut être rechargée. Le
terme « pile rechargeable » est uniquement commercial.
 Un accumulateur est un dispositif destiné à stocker l’énergie électrique et à la restituer ultérieurement. Il peut être rechargé.
Lors de la charge, on régénère les espèces chimiques consommées lors de la décharge :
ces deux réactions sont réversibles.
 A recycler absolument !!
 Les piles et les accumulateurs sont des déchets dangereux à traiter avec précaution et
ne doivent ainsi pas être jetés à la poubelle. Ils contiennent des métaux (nickel, cadmium,
mercure, plomb, lithium, …) dont certains sont toxiques et dangereux pour
l’environnement. Ils ne sont pas biodégradables.
 Après utilisation, il faut les déposer dans des containers (présents dans toutes les grandes surfaces) afin de les recycler.
Les piles sont en effet composées de métaux qui se recyclent très bien.
Entre 50 et 80% des métaux qu’elles contiennent peuvent être recyclés et avoir ainsi une
seconde vie dans l'industrie. Il faut, par exemple, 10 piles pour fabriquer une nouvelle
fourchette en inox. Leur recyclage permet donc d’éviter de gaspiller des ressources naturelles rares ou présentes en quantités limitées dans la nature, tels que le fer, le zinc ou le
nickel dont l’extraction est polluante.
Leur recyclage permet également de limiter les risques de pollution. En effet, les métaux
constituant les piles doivent être traités de manière spécifique. Il est donc indispensable de
collecter ces métaux séparément des ordures ménagères afin d'éviter d'introduire des traces de mercure, de plomb (ou autre…) dans l’environnement.