Fiche de physique - chimie
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L'énergie chimique et électrochimique

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Prérequis
Dans ce chapitre nous ferons appel essentiellement à tes connaissances sur les ions et les réactions chimiques.

Enjeu
Il faut être capable à l'issu de ce chapitre de comprendre la composition d'une pile et la libération d'énergie.

I. Une réaction chimique produit de l'énergie


Expérience :
On introduit une solution de sulfate de cuivre dans un tube à essai et on relève la température.
Puis, on introduit dans ce tube de la poudre de zinc et on agite.
On relève à nouveau la température.

Observations :
La couleur bleue disparaît.
Un dépôt rougeâtre se forme sur la poudre de zinc.
La température de la solution augmente.

Interprétation :
Des ions Cuivre II Cu2+ ont été consommés.
Du métal Cuivre Cu s'est formé.
Des ions Zinc II Zn2+ se sont formés car si on ajoute de la soude à la solution finale, il se forme un précipité blanc.
La température augmente lors de la réaction, donc de l'énergie thermique est libérée.

Conclusion:
Le sulfate de cuivre réagit avec le zinc : l'ensemble des réactifs possède de l'énergie chimique.
Lors de la transformation chimique, une partie de cette énergie est transférée à l'extérieur sous forme d'énergie thermique.

II. Fabrication et étude d'une pile

Expérience :
On plonge deux lames métalliques (électrodes), l'une en cuivre et l'autre en zinc, dans un bécher contenant une solution de sulfate de cuivre.
On relie les deux électrodes à un voltmètre.
On mesure ensuite l'intensité du courant débité par la pile après avoir inséré une résistance dans le circuit.

L'énergie chimique et électrochimique : image 1



Observation :
Le voltmètre indique une tension d'environ 1V lorsque sa borne V est reliée à l'électrode de cuivre.
L'ampèremètre indique une intensité d'environ 50 mA.
L'électrode de zinc est rongée et du métal cuivre se dépose sur l'électrode de cuivre.
La solution se décolore.

Interprétation :
L'électrode de cuivre constitue l'électrode positive de la pile et l'électrode de zinc constitue la borne négative.

La pile s'use :
Du métal Zinc disparaît et des ions Zn2+ apparaissent.
Des ions Cu2+ disparaissent et du métal cuivre se dépose sur l'électrode de cuivre.

Conclusion :
Une pile électrochimique est constituée de deux électrodes de natures différentes, généralement métalliques, plongeant dans une solution conductrice.
Lorsque la pile fonctionne, il se produit une transformation chimique (celle du paragraphe précédent).
Une partie de l'énergie chimique des réactifs est convertie en énergie électrique et une autre partie est transférée à l'extérieur sous forme d'énergie thermique.
La consommation des réactifs entraîne « l'usure » de la pile.
Publié le
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