Réussite Haïti – Chimie NS4
Fiche 12 – Piles électrochimiques : fonctionnement, demi-équations, polarités
Oxydation • Réduction • Anode • Cathode • Sens du courant et des électrons.
Objectif : comprendre comment fonctionne une pile électrochimique, écrire les demi-équations redox et déterminer les polarités (anode/cathode).
1. Qu’est-ce qu’une pile électrochimique ?
Une pile est un système qui convertit l’énergie chimique en énergie électrique grâce à une réaction d’oxydo-réduction.
- les électrons circulent dans le circuit externe ;
- les ions circulent via le pont salin ;
- un réactif est oxydé, l’autre est réduit.
2. Anode et cathode : polarités
Anode (–)
- site de l’oxydation ;
- libère des électrons ;
- pôle négatif de la pile.
Cathode (+)
- site de la réduction ;
- consomme des électrons ;
- pôle positif de la pile.
Oxydation : Anode (–) • Réduction : Cathode (+)
Les électrons circulent toujours de l’anode vers la cathode.
3. Demi-équations d’oxydation et de réduction
Une réaction redox se sépare en deux demi-équations :
Oxydation :
Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2 e⁻
Réduction :
Cu²⁺(aq) + 2 e⁻ → Cu(s)
Équation globale :
Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu
4. Fonctionnement général d’une pile
- anode : métal le plus réducteur ;
- cathode : métal le plus oxydant (ion le plus facilement réduit) ;
- les électrons passent par le circuit externe ;
- le pont salin assure la neutralité électrique en faisant migrer les ions.
Exemple de pile Daniell (Zn/Cu)
Anode : Zn(s) → Zn²⁺ + 2 e⁻ (oxydation)
Cathode : Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu(s) (réduction)
Cathode : Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu(s) (réduction)
Polarités : anode = –, cathode = +.
5. Sens du courant et des électrons
- les électrons vont du – (anode) vers le + (cathode) ;
- le courant conventionnel va dans le sens inverse :
Sens des électrons : Anode → Cathode
Sens du courant : Cathode → Anode
Sens du courant : Cathode → Anode
6. Applications en examens NS4
- identifier anode et cathode ;
- écrire les demi-équations et l’équation globale ;
- déterminer le sens du courant ou des électrons ;
- classer des métaux selon leur réactivité (réduisant/oxydant) ;
- questions fréquentes sur piles Zn/Cu et Fe/Cu.
7. Points essentiels
- Anode = oxydation = pôle négatif.
- Cathode = réduction = pôle positif.
- Électrons : anode → cathode.
- Courant conventionnel : cathode → anode.
- Pile = production spontanée d’électricité.
- Demi-équations = base de tous les exercices NS4.