Synthèse Chimie 7
Les piles
I Constitution d’une pile
Une
pile est constituée de deux demi-piles — qui contiennent chacune les
espèces chimiques formant un couple oxydant/réducteur — et d’une jonction
électrochimique.
II Fonctionnement d’une pile
Au
sein des piles, il se produit un transfert d’électrons spontané et indirect entre
le réducteur d’un couple et l’oxydant d’un autre couple. Ce processus provoque
l’apparition d’un courant électrique I dans le circuit extérieur.
L’électrode siège d’une réduction est la cathode;
l’électrode siège d’une oxydation est l’anode. La cathode constitue le
pôle + de la pile; l’anode le pôle —.
Dans le circuit
électrique extérieur à la pile et dans les électrodes, les porteurs de charges sont des électrons; dans les
solutions et la jonction électrochimique, ce sont des ions.
Ci dessous la circulation des porteurs de
charges dans la pile Daniell
Chaque pile est caractérisée par une fem E, qui
dépend de la réaction de pile et des concentrations des réactifs en solution.
Fonctionnement de la pile Daniell cliquer ici 
III Evolution du système chimique
Les
piles en fonctionnement sont des systèmes chimiques hors équilibre (Qr ¹ K). Le quotient de réaction augmente et tend vers la constante d’équilibre
K de la réaction de pile.
Lorsque le système atteint l’équilibre (Qr =
K), la pile cesse de débiter; le courant électrique dans le circuit extérieur
et la fém de la pile deviennent nuls.
IV Quantité d’électricité débitée
Si l’intensité I du courant débité par la pile
est constante, la quantité d’électricité débitée entre les instants t = O et t
s’écrit:
Q =I.t
Q s’exprime en coulomb (C), I en ampère (A) et t en
seconde (s).
Les
quantités de matière d’espèces formées ou consommées entre l’instant t = O et
l’instant t, lorsque la pile débite, sont fonctions des réactions d’électrode
et de l’intensité I du courant électrique circulant dans la pile.
Pour
déterminer la quantité d’électricité maximale Qmax pouvant être
débitée, il est nécessaire de déterminer quel est le réactif limitant dans la
pile.
Qmax dépend de la composition des
demi-piles. Elle détermine la durée de vie de la pile.
JM PODVIN Août 2002
