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Niveau maths spé
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Pile et sens des électrons

Posté par
guillaume10
09-01-19 à 18:21

Bonsoir,

Je beug sur un exercice:

Les électrodes sont une plaque de nickel, et l'autre est une plaque de fer.
On veut recouvrir la plaque de fer de nickel. Les potentiels des couples sont :

Fe2+/Fe=-0,44V;  Ni2+/Ni=-0,25V

Pour recouvir la plaque de fer de nickel, on dépose les deux électrodes dans un bain électrolytique d'une solution de chlorure et de sulfate de nickel.

En gros, mon raisonnement est le suivant et il est faux je pense : Pour recouvrir la plaque de Fer de Nickel, le fer donne des électrons à la solution pour que les Ni2+ de la solution se déposent sur la plaque de fer, donc pour il y a oxydation à l'électrode de fer: les électrons sont donc censés partir du nickel pour arriver au fer.

Mais au vu des potentiels des électrodes, la borne + est la borne au plus haut potentiel, donc le - est à l'electrode de fer et le + au nickel. Or, les électrons grimpent les potentiels donc ils partent du fer pour aller au nickel, exactement le contraire de ce qu'il faut !
Où est mon erreur ?
Merci pour vos explications

Posté par
vanoise
re : Pile et sens des électrons 09-01-19 à 18:49

Bonsoir
Pour obtenir une pile, il faudrait créer deux demies piles, une pour chaque couple, relier les deux solutions par un pont salin (ou à défaut une paroi poreuse) et, pour obtenir un courant, relier les deux électrodes métalliques par un fil conducteur.
Ce n'est pas la situation ici : la plaque de fer est mise directement en contact avec la solution contenant les ions nickel.
Tu as alors tout simplement une réaction d'oxydo-réduction avec un simple transfert d'électrons entre les atomes de fer et les ions nickel. On peut considérer la réaction comme quasi totale car sa constante d'équilibre, calculée à partir des potentiels standard, est très grande devant 1 (résultat prévisible grâce à la règle du gamma). Tu pourrais aussi justifier le caractère spontanée de la réaction en raisonnant sur l'affinité chimique mais pas sûr que cela soit à ton programme.

Posté par
guillaume10
re : Pile et sens des électrons 09-01-19 à 20:20

Bonsoir, merci pour votre réponse,

je ne comprends pas pourquoi c'est une simple réaction d'oxydoréduction: pourquoi avoir mis une plaque de nickel dans ce cas car elle n'intervient pas ?

En fait c'est une électrolyse je pense et et non une simple réaction d'oxydoréduction parce que dans l'énoncé ils précisent bien "deux électrodes: une de nickel et une de fer" ainsi qu'un bain électrolytique.

Je pense que dans une pile le sens des électrons va bien du - (fer) vers le +(nickel) mais là il est inversé, comment est-ce possible? (je crois que c'est le principe d'une électrolyse)

Est-ce que c'est parce que la constante de réaction est très grande pour la réaction fer/nickel que ça change le sens de la tension imposée entre les deux plaques (si on part du principe qu'elles sont reliées...) ??

Posté par
vanoise
re : Pile et sens des électrons 09-01-19 à 22:49

Le titre de ton message est : "pile et sens des électrons" et maintenant tu parles d'électrolyse ! Sans énoncé complet et schéma du dispositif, difficile de s'y retrouver !
Cela dit, il existe effectivement un procédé de nickelage du fer par électrolyse à anode "soluble" en nickel. Le nickel est relié au pôle plus d'une pile (le nickel constitue l'anode)  et le fer au pole - (le fer est la cathode).
Je ne détaille pas le mécanisme qui peut être assez compliqué en fonction de la nature de la solution aqueuse (l'électrolyte). Le bilan revient à un transfert de nickel de l'anode sur la cathode.
A l'anode : la masse de nickel diminue selon la réaction :
NiNi2++2e-
Les deux électrons circulent dans le circuit de l'anode vers la cathode, soit du nickel vers le fer en traversant la pile, ce qui correspond à un sens conventionnel du courant en sens inverse conformément à ce que tu dois savoir sur le sens conventionnel du courant fourni par une pile.
Les deux électrons arrivés sur la cathode en fer, en présence d'ions nickel dans l'électrolyte, provoquent la réaction inverse :
Ni2++2e-Ni
Le nickel se dépose sur la cathode en fer.
Le circuit électrique est fermé par circulation d'ions nickel dans l'électrolyte du nickel vers le fer.
Fais un schéma si nécessaire pour bien visualiser les natures et les sens des différents transferts.

Posté par
guillaume10
re : Pile et sens des électrons 10-01-19 à 19:31

Bonsoir, merci pour votre réponse !

Les ions Ni2+ vont du nickel vers le fer car cela revient à un déplacement de charges négatives virtuelles dans le sens inverse, ce qui est cohérent avec les électrons se propageant dans les fils électriques du nickel vers le fer.



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