Une pile électrochimique est le siège d'une réaction d'oxydoréduction spontanée. Le bilan des réactions chimiques se produisant aux électrodes permet d'établir la réaction de fonctionnement de la pile.
On considère une pile électrochimique {argent - zinc} représentée ci-dessous :
Écrire l'équation de la réaction de fonctionnement de cette pile.
Données : les couples d'oxydoréduction sont \ce{Zn^{2+}} / \ce{Zn} et \ce{Ag^+} / \ce{Ag} .
Rappeler le type de transformation se déroulant au niveau de chaque électrode
On rappelle le type de transformation se déroulant au niveau de chaque électrode.
Dans une pile électrochimique :
- une oxydation se déroule à l'anode ;
- une réduction se déroule à la cathode.
Identifier les électrodes
On identifie les électrodes de la pile en sachant que :
- l'anode libère des électrons, c'est donc la borne négative ;
- la cathode capte des électrons, c'est donc la borne positive.
Dans la pile considérée :
- la borne négative est l'électrode de zinc, c'est donc l'anode ;
- la borne positive est l'électrode d'argent, c'est donc la cathode.
Écrire les demi-équations électroniques
On écrit les demi-équations électroniques se déroulant à chaque électrode en considérant les espèces présentes.
Ainsi :
- La seule oxydation qui peut avoir lieu au niveau de l'électrode de zinc est celle du métal zinc qui forme les ions zinc II. La demi-équation électronique associée est la suivante :
\ce{Zn}= \ce{Zn^{2+}} + 2 \ \ce{e^-}
- La seule réduction qui peut avoir lieu au niveau de l'électrode d'argent est celle des ions argent qui forme le métal argent. La demi-équation électronique associée est la suivante :
\ce{Ag+} + \ce{e^-} = \ce{Ag}
En déduire l'équation de la réaction de fonctionnement
On en déduit l'équation de la réaction de fonctionnement en additionnant les demi-équations électroniques et, le cas échéant, en les multipliant pour que le nombre d'électrons captés soit égal au nombre d'électrons libérés.
Ainsi :
La réduction des ions argent fait intervenir un seul électron alors que l'oxydation du zinc en fait intervenir deux. Il faut donc multiplier par deux la demi-équation liée aux ions argent :
2 \ \ce{Ag+} + 2 \ \ce{e^-} = 2 \ \ce{Ag}
On additionne cette demi-équation à celle de l'oxydation du zinc :
\ce{Zn}= \ce{Zn^{2+}} + 2 \ \ce{e^-}
On détermine ainsi l'équation de la réaction de fonctionnement de cette pile :
2 \ \ce{Ag+} + \ce{Zn} = 2 \ \ce{Ag} + \ce{Zn^{2+}}