Pile Daniell 1228645 30275386 2008-06-03T10:39:17Z Thijs!bot 105469 robot Ajoute: [[nl:Daniell-element]] {{Voir homonymes|Daniell}} La '''pile Daniell''' a été inventée par le [[chimiste]] britannique [[John Frederic Daniell|John Daniell]] en 1836 au moment où le développement du [[télégraphe]] faisait apparaître un besoin urgent de sources de courant sûres et constantes. La [[pile électrique|pile électrique]] Daniell est constituée d'une [[anode]] (lame de zinc plongée dans une solution contenant du sulfate de [[zinc]]) et d'une [[cathode]] (lame de cuivre plongée dans une solution contenant du [[sulfate de cuivre]]). Les deux solutions sont reliées par un [[pont salin]] (solution de [[chlorure de potassium]] (<math>KCl</math>)) qui sert à équilibrer les charges. [[Image:Élément Daniell.jpg|thumb|right|Illustration d'un élément Daniell inventé en 1836]] == Étude des deux demi-piles == [[Image:Electrochemical element with salt bridge.png|thumb|right|Schéma de principe d'un élément Daniell]] === Demi-pile du zinc === Le couple <math>Zn^{2+}/Zn</math> est impliqué dans la demi-équation d'oxydo-réduction : :<math> Zn \rightleftharpoons Zn^{2+} + 2 e^- </math> L'[[équation de Nernst]] qui lui est associée est : :<math> E_{Zn} = E^\circ (Zn^{2+}/Zn) + \frac{R.T}{2.F}\ln{a(Zn^{2+})} \approx E^\circ (Zn^{2+}/Zn) + \frac{0,059}{2}\log{\left( \frac{\left[Zn^{2+}\right]}{C^\circ} \right)} </math> où le potentiel standard vaut : :<math> E^\circ (Zn^{2+}/Zn)=-0,76V </math>. Aussi, le potentiel de l'électrode de zinc est donc : :<math>E_{Zn} \approx -0,76V</math><ref>''L'oxydoréduction, concepts et expériences'', Jean Sarrazin Michel Verdaguer, Ellipses, page 309</ref>. === Demi-pile du cuivre === Le couple <math>Cu^{2+}/Cu</math> est impliqué dans la demi-équation d'oxydo-réduction : :<math>Cu^{2+} + 2 e^- \rightleftharpoons Cu</math> L'[[équation de Nernst]] qui lui associée est : :<math> E_{Cu} = E^\circ (Cu^{2+}/Cu) + \frac{R.T}{2.F}\ln{a(Cu^{2+})} \approx E^\circ (Cu^{2+}/Cu) + \frac{0,059}{2}\log{\left( \frac{\left[Cu^{2+}\right]}{C^\circ} \right)} </math> où le potentiel standard vaut : :<math> E^\circ (Cu^{2+}/Cu)=+0,34V </math>. Aussi, le potentiel de l'électrode de cuivre est donc : :<math>E_{Cu} \approx +0,34V</math><ref>''L'oxydoréduction, concepts et expériences'', Jean Sarrazin Michel Verdaguer, Ellipses, page 307</ref>. === Prévision de l'évolution chimique === La « [[règle du gamma]] » impose une [[équation bilan]] de la réaction : :<math>Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu</math> La constante K de cette réaction est de l'ordre de 10³⁷, c'est-à-dire que tant que le [[quotient de réaction|quotient de cette réaction]] est inférieur à K, la réaction évolue dans le sens direct, c’est-à-dire dans le sens de la consommation des réactifs. Ainsi, il y a : * [[oxydation]] du zinc (l'électrode de zinc est une [[anode]]) ; * et [[Réaction d'oxydo-réduction|réduction]] des ions cuivre II (l'électrode de cuivre est une [[cathode]]). == Fonctionnement électrochimique == [[Image:PileDaniellIntensite.png|thumb|right|Manipulation autour d'un montage avec un pont salin]] === À l'anode === La réaction d'[[oxydation]] d'un atome de [[zinc]] de l'anode entraîne la libération de deux [[électron]]s dans le circuit : :<math> Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2 e^- </math> Le potentiel de l'électrode de zinc est le plus bas, c'est le pôle – de la [[Pile électrique|pile]] : :<math>E_{-}=E_{Zn} \approx -0,76V</math>. === Dans les fils électriques === Les électrons libérés se dirigent alors vers l'autre électrode de la pile (le pôle +) en créant un courant dans le circuit. Ce courant est conventionnellement positif du pôle + vers le pôle – , alors que les électrons se dirigent du pôle – vers le pôle + (car les électrons sont chargés négativement). La [[tension]] aux bornes de la pile (c’est-à-dire la différence de potentiel entre ses électrodes) est <math>u=E_{+} - E_{-} \approx 1,10V</math>. === À la cathode === Arrivés à la cathode, les électrons sont impliqués dans la [[Réaction d'oxydo-réduction|réduction]] des [[ion]]s [[cuivre]] II présents dans la solution : :<math>Cu^{2+} + 2 e^- \rightarrow Cu</math> Ce qui entraîne la croissance de la lame de cuivre. Le potentiel de l'électrode de cuivre est le plus haut, c'est le pôle + de la [[pile]] : :<math>E_{+}=E_{Cu} \approx +0,34V</math>. === Dans le pont électrolytique === Dans le [[pont électrolytique]] (ou pont salin), * deux ions [[chlorure]] (<math>Cl^-</math>) dérivent vers la solution de sulfate de [[zinc]] ; * alors que deux ions [[potassium]] (<math>K^+</math>) traversent le pont salin pour rééquilibrer la [[ Solution aqueuse | solution ]] de [[cuivre]]. Le [[pont électrolytique]] sert ainsi à fermer le circuit électrique, tout en assurant aux deux demi-[[Pile électrique|piles]] des [[Potentiel d'oxydo-réduction|potentiel]]s différents. ==Notes et références== <references/> ==Voir aussi== ===Articles connexes=== * [[Pile électrique]] * [[Pile au mercure]] * [[Pile au lithium]] * [[Pile thermique]] * [[Pile Callaud]] === Liens externes === * [http://fr.video.yahoo.com/video/play?vid=637740 Une vidéo explicative sur la pile Daniell] * [http://volta.viviani.org/ L'invention de la pile électrique, fruit de la controverse scientifique entre Alessandro Volta et Luigi Galvani] * [http://qualitionnaire.net/index.php?title=Pile Qualitionnaire - Définitions légales et normatives - Pile] * [http://www.uel-pcsm.education.fr/consultation/reference/chimie/solutaque/apprendre/chapitre5bis/partie2/titre9.htm Animation sur le fonctionnement de la pile Daniell] {{Portail|chimie|électricité et électronique}} [[Catégorie:Pile]] [[ar:خلية دانيال]] [[da:Daniell-element]] [[de:Daniell-Element]] [[en:Daniell cell]] [[fi:Daniellin pari]] [[nl:Daniell-element]] [[pl:Ogniwo Daniella]] [[pt:Pilha de Daniell]] [[tr:Daniell pili]]