LA PILE DE DANIELL CALCUL DE LA FORCE ELECTROMOTRICE
Nous sommes donc en mesure de calculer la f e m de la pile de Daniell en conditions standard Nous obtenons une valeur de 1,10 V, ce qui, aux erreurs expérimentales près, correspond à la ddp de 1,09 V que nous avions mesurée sur la pile de Daniell en conditions standard Pile : Cu2+ (aq, 1mol/l) + Zn (s) → Zn2+(aq, 1mol/l) + Cu (s)
1) La pile Daniell : a)Description
1) La pile Daniell : a)Description: La pile Daniell est constituée de deux compartiments liés par un pont salin Le premier compartiment se compose d'une 2+plaque de cuivre plongée dans une solution de sulfate de cuivre (Cu +SO 4 2-), ce qui constitue la 1ère demi-pile qu'on appelle électrode
QUESTIONS DE COURS LA PILE DANIELL - GYMNÁZIUM
2 Donner la représentation formelle de la pile Daniell 3 Faire le schéma d’une pile Daniell où le pont salin est constitué d’un tube en U rempli d’une solution ionique de nitrate de potassium KNO 3 La pile débite dans un circuit comprenant un ampèremètre En plus du schéma de la pile on indiquera : - les pôles de la pile
La pile Daniell - UdPPC
La pile Daniell Cahier de laboratoire : éléments de correction Contenu du cahier Colonne réservée à l’évaluateur Première partie : montrer que le dispositif décrit dans le document 5 constitue bien une pile, trouver ses bornes positive et négative et sa réaction de fonctionnement
Daniell Cell Battery - South Mountain Community College
History Invented in 1836 by John Frederic Daniell Precursor was voltaic cell Invented by Luigi Galvani in 1799 One of the first practical batteries ever invented
Chimie : 4 ème Sc exp fem d’une pile daniell 2010/2011
d- Donner la loi de variation de la f é m E de la pile Daniell en fonction des Concentrations et Préciser la valeur de la f é m normale (ou standard) de la Pile Daniell Rép : b est la valeur de E pour π =1 appelée f é m de la pile notée E° dans ce cas E° =1,1V a est une constante qui dépend de la température et qui vaut -0,03
TP piles
pile équivalente à la pile Daniell réalisée avec 2 béchers et un pont salin puis la réaliser en pratique 3) Donner dans un tableau les caractéristiques de cette pile, à savoir: pôle positif et négatif, demi-équations d’oxydoréduction à chaque pôle, équation bilan de la pile, cathode, anode, f e m de la pile
PILE ELECTRICE electrod electrodul unui metal Electrodul
Ecuatia reactiei chimice pe care se bazeaza functionarea acestei pile numita si ecuatia de curent este: Me1(s) + Me2 m+ (aq) Me1 n+ (aq) + Me2(s) Cele mai utilizate pile electrice folosite in tehnica si carecteristicile acestora sunt urmatoarele: 1 Pila Daniell Anod(─) zinc, Zn si solutie (diluata) de sulfat de zinc, ZnSO4
Quelques expériences avec les piles
Le principe de la manipulation consiste à étudier la variation de la f e m E de la pile Daniell en fonction de la concentration des ions Cu 2+ 2+(en gardant constante celle de Zn ) ¤ Par dilutions successives à partir de la solution mère de sulfate de cuivre, de concentration 10 - 1 mol L 1 ,
TP n°20 : Les piles
Comment peut-on s’assurer qu’il s’agit bien d’une pile? 5 On reproduit l’expérience à l’aide du matériel disponible Justifier la réponse précédente et noter vos observations B La pile Daniell En 1836, le physicien et chimiste anglais Daniell (1790-1845) améliore la pile Volta en utilisant des plaques de cuivre
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LA PILE DE DANIELL
CALCUL DE LA FORCE ELECTROMOTRICE
On y lit une différence de potentiel (ddp) de 1,09 volt. Cette ddp entre les 2 électrodes représente le potentiel de la pile, appelé également force électromotrice (f.e.m.). Mais que se passe-t- concentration des solutions ? Fermons le circuit de notre pile en ayant une solution deCuSO4 1,00M et une solution de ZnSO4 0,10M. La
tension aux bornes de la pile vaut près de 1,12 volt. Fermons le circuit de notre pile en ayant une solution de CuSO4 0,10M et une solution de ZnSO4 1,00 M. La tension aux bornes de la pile vaut maintenant de 1,06 volt.Le potentiel de la pile est lié aux composants des deux cellules de demi-réaction et dépend des
concentrations en ions des deux solutions. Pour trouver la relation mathématique permettant de calculer la f.e.m. travailler en conditions standard ( P = 1 bar = 0,986 atm, Cions = 1 mol.l-1) à 25°C.On choisit le potentiel de réduction comme étant le potentiel associé à chaque électrode.
est exprimé par la relation suivante : E° (pile) = E°réduction (cathode) E°réduction (anode)
2H+ (aq, 1mol/l) + 2 e- ҡ H2 (g, 1 atm)
E°réduction = E°oxydation = 0 V
Cette relation implique de connaître les potentiels standard absolus de chaque électrode. Or, expérimentalement, on mesure toujours une ddp entre choisissant une électrode de référence dont on fixe arbitrairement le potentiel standard à 0. standard à hydrogène introduit à une pression de 1 atm sur une électrode de platine, immergée dans une solution aqueuse de concentration 1M en ions hydronium. entre les protons et les molécules -contre : les protons sont réduits en molécules de dihydrogène et les molécules de dihydrogène sont oxydées en protons. CuSO4 1,00M ZnSO4 0,10M ZnSO4 1,00M CuSO4 0,10M www.lachimie.org 2LA PILE DE DANIELL
CALCUL DE LA FORCE ELECTROMOTRICE
autre couple, par exemple le couple Cu2+/Cu, on celle dont le potentiel est à mesurer, ici une électrode de cuivre, immergée dans une solution 1 M en ions Cu2+. Il y a donc réduction des ions Cu2+ présents en solution. électrode de cuivre joue ainsi le rôle de cathode dihydrogène en protons. La ddp mesurée entre ces deux électrodes dans les conditions standard est de + 0,34 V. Cette valeur est donc celle du potentiel standard de se détermine de la même manière. Cette fois, on ion spontanée du système entraîne une dissolution du zinc métallique. Il y a donc oxydation du zinc métallique en ions zinc. anode et où a lieu la réaction de réduction des protons en dihydrogène. La ddp mesurée entre ces deux électrodes dans les conditions standard est de 0.76 V. Ce potentiel Le zinc vaut 0,76 V. Nous sommes donc en mesure de calculer la f.e.m. de la pile de Daniell en conditions standard.Nous obtenons une valeur de 1,10 V, ce qui, aux erreurs expérimentales près, correspond à la ddp de
1,09 V que nous avions mesurée sur la pile de Daniell en conditions standard.
Pile : Cu2+ (aq, 1mol/l) + Zn (s) ѧ Zn2+(aq, 1mol/l) + Cu (s) E° (pile) = E°réduction (cathode) E°réduction (anode) = + 0,34 V ( 0,76 V) = + 1,10 V www.lachimie.org 3LA PILE DE DANIELL
CALCUL DE LA FORCE ELECTROMOTRICE
Pour chaque demi-réaction, le potentiel standard de réduction fournit une mesure de la force motrice de la réduction qui se déroule : au plus la valeur de E° est positive, au plus grande est la force motrice de la réduction. Le couple qui réagit à la cathode possède une valeur de E°réduction plus gr plus grande force motrice de la demi-réaction cathodique est utilisée pour forcer la demi-réaction de -à-dire i être illustrée graphiquement de la façon suivante dans le cas de la pile de Daniell. Il est possible de mesurer et de mettre dans des tables les valeurs des potentiels standard de réduction pour une série de composés. ne pile, les valeurs des pour comprendre les réactions redox en phase aqueuse.Zn (s) + Cu2+ (aq) ҡ Zn2+ (aq) + Cu (s)
Exemple
filament de zinc dans une solution contenant des ions Cu2+ : le zinc métallique est oxydé en ions Zn2+ et les ions Cu2+ sont réduits en Cu métallique. Le potentiel standard de réduction des ions Cu2+ étant plus positif que celui des ions Zn2+, la réduction des ionsCu2+ par Zn est un processus spontané.
Cu2+ Zn www.lachimie.org 4LA PILE DE DANIELL
CALCUL DE LA FORCE ELECTROMOTRICE
Comme dans une pile, les réactifs se transforment en produits au fur et à mesure que celle-ci débite
du courant, les concentrations en ions évoluent f.e.m. de la pile est nulle enComment peut-on dès lors calculer la f.e.m.
réactifs et les produits ne sont plus dans les conditions standard ? On sait que : 1) des concentrations suivant la relation ci- contre : G = G° + RT lnQ (Q = quotient réactionnel) (1)2) Le travail requis pour déplacer une
conducteur dépend de la charge totale déplacée et de la ddp selon la relation :Travail (J) = charge (C) x ddp (V)
une quantité de charge de 96485 C, appelée le " Faraday » :1 mol e- AE 96485 C = 1 F
4) Dans la pile de Daniell, quand une
mole de zinc est dissoute, une mole de cuivre est déposée, nécessitant le vers le cuivre : produits et produite dans les conditions standard peut être déterminée :2mole e- AE 2 x 96485 C = 2 F
Energie produite (J) =
2 x 96485 (C) x 1,10 (V) = 212267 J
travail maximum utile que le système libre de Gibbs :G° = - n F E° (2)
n =F = le Faraday
E° = ddp maximale entre les électrodes (ou f.e.m. de la pile) dans les conditions standard. Le travail est négatif puisque en effectuant un travail.Par (1) et (2), nous pouvons écrire :
G = - n F E = - n F E° + RT ln Q
E = f.e.m. de la pile pour des concentrations différentes www.lachimie.org 5LA PILE DE DANIELL
CALCUL DE LA FORCE ELECTROMOTRICE
De cette relation, nous pouvons tirer la valeur de la f.e.m. de la pile :On passe au logarithme décimal :
On effectue :
E = E° - (RT/nF) lnQ
ҧ E = E° - (2,303RT/nF) logQ
ҧ E = E° - (0,0592/n) logQ (à T = 298 K)Equation de Nernst
Remarque : quand la f.e.m. de la pile est
nulle en raison de l réactifs, les concentrations ne varient plus et le système est :G = 0 AE E = 0 AE E° = (0,0592/n) log K
Pour la pile de Daniell, comparons les résultats expérimentaux avec les valeurs obtenues en
Concentrations Résultats expérimentaux Equation de Nernst E = 1,10 (0,0592/2) log ([Zn2+(aq)] / [Cu2+(aq)])