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