pile de concentration

[Invité]

Bonjour,

j'ai du mal a comprendre cet exercice de specialite.

Il s'agit d'une etude de pile, celle figurant sur le schema.

L'enonce me dit que l"on branche un vltmentre entre ses bornes en reliant sa borne COM a l'electrode 1. On mesure U(2,1)=0,03V"

ainsi, puisque la force electromotrice d'une pile est le tension aux bornes de la pile lorsqu'elle ne debite pas. Alors, U(2,1) mesuree est la f.e.m.
Est-ce correct?

De plus, on me demande par la suite les reactions qui se produisent aux electrodes 1 et 2. Mais je ne comprends pas comment on peut avoir une pile de memes metaux.

J'ai etudier la pile composee de cuivre et de zinc, et je sais qu'une electrode est rongee, tandis que l'autre grossie, la reaction etant Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu.

Je penses alors que sur l'une des electrode, on a:
une réduction de Cu2+ en Cu

et l'autre une oxydation de Cu en Cu2+.

Est-ce possible?

merci d'avance!

Danielle

[SoS(9)]

Vous avez raison sur l'ensemble de votre raisonnement. Il est possible d'avoir une pile de mêmes métaux, les concentrations des cations métalliques ne sont pas les mêmes, il existera une différence de potentiel entre les deux électrodes. Il vous reste maintenant à trouver quelle électrode est le siège de l'oxydation, quelle électrode est le siège de la réduction.
N'hésitez pas à nous contacter à nouveau.

[Invité]

Bonjour,

je crois avoir trouver.

Sachant que la valeur mesuree par le voltmetre est positive (COM relie a l'electrode 1), l'electrode 1 est le pole negatif de la pile, tandis que l'electrode 2 est le pole positif de la pile.

Ainsi,les e- vont de l'electrode 1 a l'electrode 2, puisqu'ils prennent le sens inverse du courant, qui lui, s'etablit du pole positif au pole negatif.

Et enfin, sachant que les e- partent de l'electrode 1 et puisque la reaction est :
Cu+ Cu2+ = Cu2+ + Cu
avec Cu2+ + 2e- = Cu
....

je penses que l'electrode 2, qui recoit donc des e-, produit ainsi une oxydation de Cu en Cu2+.
Alors, l'electrode 1 produit une réduction de Cu2+ en Cu.

Danielle

[SoS(9)]

Votre raisonnement sur le sens de circulation des électrons, se tient, en revanche les réactions dont les électrodes sont le siège ne sont pas comprises:
Si des électrons arrivent à l'électrode 2, ceux ci permettent la réduction des ions cuivre II selon la demi équation: Cu2+ + 2e-=Cu. Il s'agit bien d'une réduction (gain d'électron), l'oxydant (Cu2+) a été réduit. Le même raisonnement s'applique à l'électrode 1.
Les indications vous ont elles permis de comprendre l'exercice?

[Invité]

Bonjour,

oui, j'ai confondue sur le coup les definitions d'oxydation et de reduction.
Merci beaucoup, j'ai compris!:)

Je voudrai juste voir un detail;

On me demande par la suite si la pile ainsi realisee est a l'equilibre.
Et sinon, vers quelle situation elle va evoluer.
Il suffit juste que je compare la valeur lde Qri a K n est-ce-pas?

Merci !

[SoS(9)]

Oui, mais on peut aussi deviner que la pile sera à l'équilibre lorsque les concentrations en Cu2+ seront égales de part et d'autre. L'une des demi équations "consomme" des Cu2+, donc [Cu2+] diminue, l'autre demi pile en produit donc [Cu2+] augmente.
Qu'en pensez vous?

[Invité]

Bonjour,

oui, c'est sur que la pile n'est pas a l'equilibre. Le but d'un exercice de ce type serait-il de me faire calculer le K?
Car c'est le seul exercice que j'ai vu qui ne me donnes pas le K de la reaction.

[SoS(9)]

Je ne vois pas vraiment l'utilité de calculer la constante de réaction, relisez mon message précédent sur l'évolution de la pile.

[Invité]

Bonjour,

j'ai compris pour l'evolution de la pile.
L'exercice me demande:
a) la pile est-elle a l'equilibre?
b) sinon, vers quelle situation va-t-elle evoluer?

la seule maniere que je connais pour prouver qu'un systeme est a l'equilibre ou pas est de compare Qri a K.
or on ne me donnes pas K.
Serait-il suffisant de dire que ce n'est pas a l'equilibre parceque les concentration de Cu2+ sont differentes?

COrdialement

[SoS(9)]

Je pense qu'il serait suffisant de répondre que la pile va évoluer de façon à équilibrer les concentrations en Cu2+ (une demi pile en produit, l'autre en consomme). Mais ceci n'est que mon avis et n'engage que moi!
Cordialement

[Invité]

Bonjour,

je vois. Et juste par curiosite, comment trouver K dans une reaction comme celle-ci? c'est le meme metal et les memes ions....

[SoS(9)]

La valeur de K est liée au rapport [Cu2+]1/[Cu2+]2.

[Invité]

Bonjour,

quand une pile ne debite plus de courant, cela signifie qu'elle est en etat d'equilibre.
Ici, puisque le metal et les ions sont les memes, le K vaut surement 1. Si les concentrations initiales sont differentes, Qri ne vaut forcement pas 1.
Le systeme n'ext donc pas en etat d'equilibre.

Mon raisonnement est-t-il correct?

Cordialement

[SoS(13)]

Bonjour,

Oui, votre raisonnement est tout à fait correct. On peut même prévoir le sens d'évolution en comparant Qri à 1.