Cellule électrochimique. • Étude des interactions et du déplacement de molécules chargées en solution et le transport de courant par ces ions V = IR. Groupe 9 TP17 : Les cellules galvaniques 23.9.2009 - 2 - Une cellule électrochimique est toujours composée de deux demi-cellules avec dans chacune . 96 3.13 Cellules électrochimiques z Cellule électrochimique: le dispositif utilisé pour étudier les phénomènes électriques des réactions z Une cellule. Cellule d’électrolyse pour la préparation du réactif : électrode de travail + électrode auxiliaire (Pt) + chrono-ampérostat (galvanostat) + méthode de. Г‰lectrochimie — Wikip. Г©dia. Un article de Wikip. Г©dia, l'encyclop. Г©die libre. L’électrochimie est la discipline scientifique qui s’int. Г©resse aux relations entre la chimie et l’électricit. Г©. Elle d. Г©crit les ph. Г©nom. ГЁnes chimiques coupl. Г©s Г des Г©changes r. Г©ciproques d’énergie Г©lectrique. L'Г©lectrochimie comprend toutes technologies et techniques issues de ses travaux scientifiques (Г©lectrolyse, corrosion, piles, batteries, Г©lectrod. Г©position, etc.). De plus, l’électrochimie s’int. Г©resse Г des syst. ГЁmes h. Г©t. Г©rog. ГЁnes comportant aux deux extr. La cellule électrochimique la plus courante est la cellule à trois électrodes : l'électrode de travail et la contre électrode entre lesquelles passe le courant. Schéma d'une pile. Chaque récipient sert de demi-cellule. Dans chaque demi-cellule, une électrode (symbolisée par une brique) y est plongée. Une cellule électrochimique dite électrolytique nécessite un apport en énergie électrique pour déclencher une. Génie electrochimique principes et procédés. Cellule électrochimique est 2,3 V. Dans les conditions expérimentales précédentes, le rendement faradique de production de MnO2 est égal à 90%. Г©mit. Г©s des mat. Г©riaux conducteurs Г©lectroniques (m. Г©tal, carbone…) et, entre ces deux conducteurs, au moins un mat. Г©riau conducteur ionique (Г©lectrolyte liquide ou g. Г©lifi. Г©, sel fondu…)[1]. Les r. Г©actions Г©lectrochimiques sont les ph. Г©nom. ГЁnes qui ont lieu Г l'interface de deux syst. ГЁmes conducteurs (Г©lectronique : Г©lectrodes et ionique : solutions) lors du transfert de charge compos. Г© de un ou plusieurs Г©lectrons. Ces transferts de charges s'accompagnent de modification des Г©tats d'oxydation des mat. Г©riaux (oxydation ou r. Г©duction) et donc de leur nature physico- chimique (d. Г©p. Гґt m. Г©tallique, Г©volution de gaz, formation d'esp. ГЁces radicalaires, r. Г©actions chimiques coupl. Г©es…). L'ensemble des r. Г©actions Г©l. Г©mentaires peut ainsi atteindre un haut niveau de complexit. Г©. L'Г©lectrochimie permet de mieux appr. Г©hender les ph. Г©nom. ГЁnes d'oxydor. Г©duction et de corrosion. Remarque : une jonction P- N entre deux semi- conducteurs n’est pas du ressort de l’électrochimie, mais de la physique du solide. En revanche, une jonction P- N en contact avec un Г©lectrolyte rel. ГЁve de l'Г©lectrochimie et pas de la physique du solide. On classe g. Г©n. Г©ralement les applications industrielles de l’électrochimie dans 5 grandes cat. Г©gories : L’électrosynth. ГЁse est parfois utilis. Г©e dans l’industrie chimique lourde au d. Г©triment d’une synth. ГЁse par voie thermique, les proc. Г©d. Г©s d’électrosynth. ГЁse Г©tant g. Г©n. Г©ralement plus facilement contr. Гґlables et s. Г©lectifs. Les principales mati. ГЁres premi. ГЁres produites par Г©lectrosynth. ГЁse sont : l’aluminium (environ 2. Mt/an), le dichlore et la soude (environ 4. Mt/an). On produit Г©galement en quantit. Г© moindre du difluor, du lithium, du sodium, du magn. Г©sium et du dihydrog. ГЁne. On rangera dans la m. ГЄme cat. Г©gorie la purification de certains m. Г©taux par Г©lectroaffinage (notamment le cuivre, le zinc et l’aluminium). Les traitements de surface par voie Г©lectrochimique sont nombreux car l’électrochimie permet de bien contr. Гґler la nature et la qualit. Г© du d. Г©p. Гґt. Ce d. Г©p. Гґt de m. Г©tal (nickel, zinc, or, etc.) de quelques microm. ГЁtres d'Г©paisseur (allant d'un flash (~0. Г une ou plusieurs centaines de microm. ГЁtres selon le m. Г©tal d. Г©pos. Г©) joue un r. Гґle esth. Г©tique ou de protection contre la corrosion. Les m. Г©thodes Г©lectrochimiques peuvent aussi servir Г la restauration d’objets anciens. Les piles et accumulateurs Г©lectriques sont des g. Г©n. Г©rateurs Г©lectrochimiques. Les accumulateurs se distinguent des piles par le fait qu'ils sont Г©lectriquement rechargeables. Leur domaine est en pleine expansion. Dans des applications de type В« grand public В» comme les batteries pour t. Г©l. Г©phones portables. Dans les applications professionnelles, les plus courantes sont les batteries au Plomb, elles assurent le r. Гґle de source d'Г©nergie auxiliaire des v. Г©hicules automobiles permettant entre autres, leur mise en route. D'autres types d'accumulateurs, plus sophistiqu. Г©es, commencent Г jouer un grand r. Гґle dans les v. Г©hicules hybrides ; ils stockent l'Г©nergie r. Г©cup. Г©r. Г©e par l'interm. Г©diaire de g. Г©n. Г©rateurs lors des freinages et, la restituent avec des moteurs Г©lectrique lors des phases d'acc. Г©l. Г©ration : exemple, certains mod. ГЁles Toyota. D'autre part, de nombreuses recherches sont aujourd’hui effectu. Г©es dans le domaine des piles Г combustible afin d'Г©quiper ces m. ГЄmes v. Г©hicules. Ceci bien que la ressource en hydrog. ГЁne propre soit encore hypoth. Г©tique. Les supercondensateurs sont des condensateurs (capacit. Г©s) aptes Г accumuler rapidement une grande quantit. Г© d'Г©nergie Г©lectrique puis de servir de g. Г©n. Г©rateurs. Les Г©lectrodes ne sont pas r. Г©actives, on parle d'Г©lectrode bloquante. Les ions de l'Г©lectrolyte s'accumulent aux Г©lectrodes Г la charge et r. Г©tablissent l'Г©lectroneutralit. Г© lors de la d. Г©charge. Du fait de leur faible co. Г»t, on utilise de plus en plus de capteurs Г©lectrochimiques. Le plus simple d’entre eux est l’électrode Г p. H. Le plus utilis. Г© est le capteur Г dioxyg. ГЁne, notamment pour l’analyse des gaz de combustion. Les capteurs Г©lectrochimiques ont aussi de nombreuses applications dans le domaine biom. Г©dical ou pour l’analyse de la pollution. L'appareil de mesure le plus utile Г l'Г©lectrochimie s'appelle le potentiostat ou galvanostat. La cellule Г©lectrochimique la plus courante est la cellule Г trois Г©lectrodes : l'Г©lectrode de travail et la contre Г©lectrode entre lesquelles passe le courant ; l'Г©lectrode de r. Г©f. Г©rence (ou impolarisable) qui permet d'Г©valuer la diff. Г©rence de potentiel entre l'Г©lectrode de travail et l'Г©lectrolyte. Dans ce domaine en forte expansion, les techniques Г©lectrochimiques permettent la s. Г©paration (Г©lectrodialyse), la r. Г©cup. Г©ration, la concentration ou la destruction de certains Г©l. Г©ments. Un exemple type d’application est le dessalement des eaux saum. Гўtres par Г©lectrodialyse. La complexit. Г© des ph. Г©nom. ГЁnes Г©lectrochimiques alliant aux Г©tapes de transfert de charge Г©l. Г©mentaire (le d. Г©part ou l'arriv. Г©e d'un Г©lectron, selon que l'on Г©tudie une oxydation ou une r. Г©duction) des r. Г©actions chimiques de transfert de mati. ГЁre, peut ГЄtre Г©tudi. Г©e de fa. Г§on analytique et d. Г©taill. Г©e ou bien de fa. Г§on globale. Dans la premi. ГЁre approche on va s'occuper de chaque Г©tape Г©l. Г©mentaire, Г©tudier sa cin. Г©tique et son interaction sur les Г©tapes pr. Г©c. Г©dentes ou suivantes. Dans la deuxi. ГЁme approche on va Г©tudier les grands Г©quilibres d'une r. Г©action globale, r. Г©aliser les bilans Г©nerg. Г©tiques et thermiques, c'est l'approche thermodynamique. Cette section est vide, insuffisamment d. Г©taill. Г©e ou incompl. ГЁte. Votre aide est la bienvenue ! L'Г©lectrochimie est Г©troitement li. Г©e Г la thermodynamique. Le travail fourni par la r. Г©action est ici fourni sous deux formes : Le travail utile, c'est- Г - dire l'Г©nergie que l'on cherche Г r. Г©cup. Г©rer et Г r. Г©utiliser est le travail Г©lectrique . Nous proposons la d. Г©monstration de avec le nombre d'Г©lectrons Г©chang. Г©s lors de la r. Г©action, la constante de Faraday et la force Г©lectromotrice de cette pile. La chaleur Г©chang. Г©e lors de cette r. Г©action et not. Г©e s'exprime par avec la quantit. Г© de chaleur Г©chang. Г©e Г pression constante c'est- Г - dire quand . Soit une pile de force Г©lectromotrice d. Г©bitant un courant d'intensit. Г© , tr. ГЁs faible. Nous allons tenter de lier ces grandeurs Г©lectriques aux grandeurs thermodynamiques. L'enthalpie libre : Nous faisons ensuite l'hypoth. ГЁse que est faible, c'est- Г - dire la r. Г©action est relativement lente . En diff. Г©renciant l'enthalpie libre, il vient : L'enthalpie s'exprime par l'Г©quation En diff. Г©renciant. En injectant cette expression dans la diff. Г©rentielle de l'enthalpie libre, , il vient. Le premier principe de la thermodynamique donnede plus, si la transformation est quasi- statique on a . Selon le deuxi. ГЁme principe pour une transformation quasi- statique : . RГ©injectons le premier principe et second principe dans l'expression de La transformation est suppos. Г©e isobare (pression constante) et isotherme (temp. Г©rature constante), devient. Nous avons aussi fait l'hypoth. ГЁse que la transformation est r. Г©versible (courant faible), donc , alors il vient. Lorsque la pile d. Г©bite une faible intensit. Г© , elle fournit un travail Г©lectrique qui vaut. Ainsi , (loi de Faraday) avec le nombre d'Г©lectrons Г©chang. Г©s dans la r. Г©action. Et par d. Г©finition, . Finalement La m. Г©thode la plus rigoureuse pour analyser tous les chemins r. Г©actionnels d'une r. Г©action Г©lectrochimique coupl. Г©e Г des r. Г©actions chimiques est de repr. Г©senter sur un axe horizontal les r. Г©actions Г©lectrochimiques Г©l. Г©mentaires et sur un axe vertical les r. Г©actions chimiques coupl. Г©es. (MГ©thode de Jacq). Analysons par exemple l'oxydation de l'hydroxyde de nickel en milieu aqueux alcalin : il appara. Г®t simplement que se forme par oxydation mono. Г©lectronique et perte d'un proton la forme oxy- hydroxy Ni. OOH Г la valence III, puis une autre oxydation avec perte du deuxi. ГЁme proton conduit Г l'oxyde de Nickel Ni. O2 Г la valence IV. L'existence de divers chemins r. Г©actionnels associ. Г©s Г diverses esp. ГЁces ioniques interm. Г©diaires peuvent ГЄtre envisag. Г©s ; leur identification demeure tr. ГЁs complexe dans ce cas. John Newman et Karen E. Thomas- Aleya, Electrochemical Systems, wiley- interscience,‎ 2. ISBN 0. 47. 14. 77.
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September 2016
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