Série8CM_TP2_ZZZ_Annexe_Différents Type Electrodes
Transcription
Série8CM_TP2_ZZZ_Annexe_Différents Type Electrodes
L ES E LECTRODES EN E LECTROCHIMIE Définition générale : Electrode = Pièce conductrice (métal) reliée à un pôle d’un appareil électrique Cas des cellules chimiques : Pièce conductrice à l’interface conducteur électronique / conducteur ionique Sert à relier circuit électrique (voltmètre, …) / circuit ionique (pile, …) Différents types d’électrodes, selon les cas étudiés et l’objectif Objectif 1 : Objectif 2 : Avoir accès au potentiel d’un couple oxydant / réducteur Définir une référence des potentiels directement dans la solution Cas d’un couple Ion (aqueux) / Solide : Electrode de 1ère espèce Cas d’un couple Ion (aq) (aq) / Ion (aq) : Electrode de 3ère espèce Electrode de 1ère espèce : (pour (pour un couple Ion (aq) / Solide) Dans tous les cas : Electrode de 2nde espèce Il s’agit tout simplement d’une demi-pile classique. Electrode de 1ère espèce de Fer = ½ Pile Fe 2 + Fe Le métal (réducteur) est mis en contact avec son ion en solution Fe Electrode de Fe (Circuit électrique) Le potentiel est directement accessible sur le métal lui-même Exemple : Une électrode de 1 ère espèce Fe 2+ Fe Fe 2+ Solution de Fe2+ (Circuit ionique) Electrode de 2nde espèce : (électrodes (électrodes de référence) Electrode plus complexe incluant : Un couple oxydant / réducteur Un électrolyte (pont salin) Une paroi poreuse Electrode de 2nde espèce à l’Ag Electrode d’Ag (Réd de AgCl Ag ) Elle joue le rôle de ½ pile (dont E est fixe et connu) + pont salin. Recouverte de AgCl (l’oxydant) On peut la plonger dans n’importe quelle solution redox (jouant le rôle de la 2nde ½ pile), elle garde son potentiel fixe et permet alors de mesurer la différence de tension Exemple : Electrode de référence E redox − E ref Solution de KCl saturée (électrolyte) (voir TP) AgCl Ag (Eref = 197mV fixe) Electrode de 3ème espèce : (pour (pour un couple Ion (aq) / Ion (aq)) Paroi poreuse Electrode de 3ème espèce au Pt Il s’agit tout simplement d’un fil de Platine plongé dans la solution. Lorsqu’un couple est constitué de deux ions dissous, il n’est pas possible d’y connecter le circuit électrique (voltmètre) … Mais le potentiel est accessible en y plongeant simplement un fil de platine (ou tout autre métal inerte) Le potentiel est accessible directement sur le fil de platine (Pt) Exemple : Pt Fe 2+ Fe 3 + Une électrode de 3ème espèce au Platine mesurant le potentiel du couple Electrode (Circuit élec) Solution de Fer Fe 3 + et Fe 2 + (Circuit ionique) Fe 3 + Fe 2 + E XEMPLES ET C AS P ARTICULIERS Electrode Normale (ou Standard) à Hydrogène : (ENH ou ESH) Il s’agit de l’électrode de référence absolue, Mettant en jeu le couple H 2( g ) à 1bar H + (aq ) H 2( g ) Pt Electrode en Platine Dihydrogène H 2 g à 1 bar (Besoin d’un fil de Platine = Electrode de 3ème espèce) POTENTIEL STANDARD NUL : EH + H2 ( ) = 0,00V H 3O + Solution Acide H 3O + à 1mol.L-1 Quelques électrode électrodes lectrodes de référence les plus fréquentes en laboratoire : Electrode au Chlorure d’Argent : AgCl/Ag (voir feuille précédente) ECS : Electrode au Calomel Saturé (2nd Espèce) COUPLE REDOX UTILISE : Equation : Hg 2Cl 2( s ) Hg ( l ) Hg 2Cl 2( s ) + 2e − → 2Hg ( l ) + 2Cl − (aq ) 0, 06V 1 Potentiel : E = E 0 + log Cl − 2 2 Car ECS : Electrode au Calomel Saturé Fil métallique = Cstte Mercure Hg(l) Calomel Hg2Cl2 Cl − = cstte (solution de KCl saturée) E Hg Cl ( s ) POTENTIEL CONSTANT : 2 2 Hg ( l ) Solution de KCl saturée (électrolyte) = 0, 24V Paroi poreuse ESF : Electrode au Sulfate Mercureux Mercureux (2nd Espèce) COUPLE REDOX UTILISE : Equation : ESF : Electrode au Sulfate Mercureux Hg 2SO 4 ( s ) Hg ( l ) − Hg 2SO 4 ( s ) + 2e → 2Hg ( l ) + SO 2− 4 ( aq ) 0, 06V 1 = Cstte Potentiel : E = E 0 + log SO 42 − 2 2− Car SO 4 = cstte (solution de K2SO4 saturée) POTENTIEL CONSTANT : E Hg SO (s ) 2 4 Hg ( l ) = 0, 65V Fil métallique Mercure Hg(l) Hg2SO4 Solution de 2K++SO42saturée (électrolyte) Paroi poreuse Electrode de verre (pH) Mesure de pH : L’électrode de verre Principe : Une différence de concentration en ions hydronium (H3O+) de part et d'autre d'une membrane de verre très fine (environ 0,1mm) génère un potentiel électrique, appelé potentiel de membrane. Ce potentiel est proportionnel au pH de la solution aqueuse dans laquelle l'électrode est plongée. On mesure la différence de potentiel en général avec une électrode de référence à l’argent (AgCl(s)/Ag(s)). Fil d’argent Ag (Couple AgCl Ag ) Recouvert de AgCl (solide) Solution KCl saturée, (Tampon à pH = 7) Membrane de verre Remarque : Les sondes de pH sont en général combinées : Electrode de Verre (Potentiel proportionnel au pH) + Electrode de référence (Potentiel Fixe) Donne directement une tension proportionnelle au pH de la solution