Jour 2 : Piles électriques

Bonsoir!

Aujourd’hui, ma chambre n’est pas vraiment rangée. Il y a de la fainéantise dans l’air… Il serait temps que je me ressaisisse, n’est-ce pas? Demain j’essaierai de changer l’apparence globale du blog, car ici elle est fort basique. J’ajouterai le travail scolaire et quelques lessives.

Notez: La porte juste en face de vous est la porte qui fermera ma chambre à l’avenir, quand on aura le temps (sans doute ce week-end) de l’installer. La honte, j’aurais dû penser à l’enlever de là avant la photo. Enfin. Je suis honnête avec vous.

Aujourd’hui chez nous, nous passons officiellement à la…

Ici vous pouvez voir le tableau que j’ai sérieusement dressé afin d’éviter les mauvaises surprises de fin de dernière période. Si vous en voulez une copie…

Le sujet d’aujourd’hui sera la pile électrique, parce que nous avons vu ça à l’école et je voulais approfondir un peu le sujet. Suivez le guide…

1: Ne pas confondre.

Pour commencer, il ne faut absolument pas confondre pile électrique et pile rechargeable. En effet, leur fonctionnement global est le même mais les éléments dont la pile est constituée sont différents. J’expliquerai en quoi après.

2: Notion d’anode et de cathode

Il faut savoir que dans la plupart des domaines, on trouve des éléments chargés positivement (je les noterai +) et les éléments chargés négativement (-).

Pas de chance, dans la pile, les principaux éléments qui agissent sont les électrons. Or, on commence déjà avec quelque chose de compliqué car un électron est chargé négativement. Autrement dit, de façon électrostatique, il sera attiré par les charges positives, car les opposés s’attirent (comme, par exemple, des aimants, même si le domaine n’est pas le même).

Pas de chance parce que, quand je dirai que quelque chose aura un électron en plus, eh bien il sera –. Et à l’inverse, quand il perdra un électron, il deviendra +. Toujours à se compliquer la vie les chimistes.

L’anode est le pôle négatif (-) d’une pile. Donc, si vous avez bien suivi, c’est là qu’en principe se trouvera plus d’électrons; par opposition à la cathode qui, elle, est le pôle positif (+), où les électrons auront tendance à aller.

Moyen mnémotechnique: anode: 5 lettres; cathode: 7 lettres. Il y a moins de lettres à anode qu’à cathode, anode est donc –.

Jusqu’ici, rien de sorcier. Mais là où les chimistes (et surtout les physiciens) ont fait une grosse bêtise, c’est fixer le sens du courant conventionnel du + vers le –. Or les électrons vont dans l’autre sens. Il faut donc séparer ces deux notions et dire que le sens du courant (mesuré en Ampères et annoté I) va du + vers le –, et que les électrons vont du – vers le +.

3: Anatomie de la pile

Comme je viens de vous le montrer, une pile type Daniell est constituée de:

• Anode (coté Zn)
• Cathode (coté Cu)
• Pont salin (relativement compliqué)
• Résistance (appareil)
• Milieux aqueux (en général des acides)

En général, c’est comme ça. Ce qui a changé depuis, ce sont les éléments (pile alcaline possède des éléments de la famille des alcalins, p-ex du sodium, du potassium, pile au lithium avec du lithium, etcetera…)

4: Ce qui se passe

Dans un premier temps, le CuSO4 et le ZnSO4 se décomposent dans l’eau sous formes d’ions, c’est-à-dire qu’ils sont chargés électriquement. Ça nous donne du Cu 2+ et du SO4 2- d’un coté et de l’autre du Zn 2+ et du SO4 2-.

Le Zinc, lui, a plutôt tendance à donner deux de ses électrons. Il devient 2+. L’équation se note donc: où e- = électron,

Zn –> Zn 2+ + 2 e-

Le Zn a perdu ses électrons. La réaction où un élément perd un ou plusieurs électrons s’appelle une oxydation où Zn est le réducteur.

Les électrons que le Zn a perdus parcourront le fil, passera par l’appareil pour le faire fonctionner puis redescendront vers l’autre coté, où le cuivre 2+ les attend de pied ferme.

Cu 2+ + 2 e- –> Cu

Le Cu 2+ dans l’eau devient donc solide et se déposera à la cathode.

Le Cu a gagné deux électrons. La réaction où un élément accepte un ou plusieurs électrons s’appelle une réduction où Cu est l’oxydant.

Moyen mnémotechnique: les électrons sont – donc quand on en a plus on est (-). Ce qui fait qu’on est “réduit” => réduction.

voilà :)

Globalement, on peut regrouper ce qui s’est passé comme ceci:

Zn + Cu2+ –> Zn2+ + Cu

et on voit par le sens de la flèche vers où sont partis les électrons.

5: Quand il ne se passe plus rien…

Quand la pile a été entièrement consommée, c’est que tous les éléments ont été transformés. Pour une pile classique, il est impossible de faire “marche arrière”.

Cependant, en faisant l’inverse de la pile (c’est à dire introduire du courant dedans “de force”) certaines piles dites accus (faites en matières bien spécifiques) reforment des composés qui pourront à nouveau faire des jolies redox. On appelle cela une électrolyse.

Il est extrêmement dangereux d’essayer de pratiquer une électrolyse sur une pile non accu. Pour savoir si une pile est accu, il suffit de lire: une pile accu portera toujours la mention rechargeable, NiCd ou NiMH (qui sont les éléments desquelles ces piles sont constituées).

6: Ma propre pile

Il est possible, avec trois fois rien, de créer sa propre pile électrique. Je vous préviens, vous ne ferez pas du 230 V avec. Si quelqu’un arrive à dépasser les 1,5 V, bravo…

Je vous invite à tenter l’expérience.