Etude de la pile Daniell	Influence des concentrations sur la f.é.m des piles de type Daniell	Choix d’une référence
Etude et réalisation d’autres piles de type Daniell		-Expérience facile à réaliser
		Evaluation

On réalise les piles Zn / Zn²⁺(X molL^-1)  // Cu ²⁺ ( Y molL^-1)/ Cu avec différentes concentrations des deux  solutions en cations métalliques Zn²⁺ et Cu ²⁺

l'équation associée est Zn+Cu²⁺Zn²⁺+ Cu  

Soit π =[Zn²⁺ ] / [Cu²⁺ ] la fonction des concentrations     ,

On mesure expérimentalement les f.é.m E de ces piles en branchant un millivoltmètre aux bornes

 de chaque pile ainsi réalisée.  

  Le tableau permet de  tracer la courbe donnant la variation de la f.é.m. avec le logarithme

de la fonction des concentrations π .

  E=f(logπ) est une fonction affine de la forme E = a logπ  + b représentée par une droite de pente

   (-   0.03 ) et d'ordonnée à l'origine ( 1,1)

 Représentons par E° l’ordonnée à l’origine, on a donc la relation  suivante :

E= E°- 0,03 log π      (valable à 25 °C)

Où E° est la valeur de E lorsque  π= 1.

E° est nommée "f.é.m. normale" de la pile ; sa valeur est égale à celle de la f.é.m. de la pile quand π=1.

 exemple si les molarités de Zn²⁺ et de Cu²⁺ sont égales  à 1 mol.L^-1  E=E°=+1,1volt.

 Quand la pile débite du courant il se produit spontanément  la réaction directe .

 A mesure qu’elle évolue la molarité de Zn²⁺augmente et celle de Cu²⁺diminue :

 la f.é.m. de la pile doit donc diminuer.

 La réaction spontanée se poursuit tant que la d.d.p entre les deux électrodes n’est pas nulle .

 Quand la f.é.m. s’annule, le courant électrique s’annule également et les électrons ne circulent

 plus dans le circuit extérieur . La réaction s’arrête.

 Les concentrations des divers constituants figurant dans l’équation chimique demeurent constante :

 le système a atteint alors l’équilibre dynamique et la pile est  usée.

Pour une pile  formée par les couples rédox M₁ⁿ⁺ /M₁ et M₂ⁿ⁺ /  M₂ ;

           M₂ (sd) + M₁ⁿ⁺      M₂ ⁿ⁺ + M₁ (sd)

π  la fonction des concentrations

la f.é.m. est une fonction affine du logarithme de la fonction des concentrations π.

                                E=E° -  0,06 / n  log π   à  25°C

                                   ( Relation de Nernst)

   n est le nombre d’électrons mis en jeu dans l’équation chimique :

 La valeur de la f.é.m. normale E° dépend de la nature des couples rédox utilisés.

 Quand la pile débite, La réaction spontanée évolue vers un état d'équilibre. La f.é.m E s’annule

π =K (K étant la constante d'équilibre relative à l'équation associée de la pile)

E=E° -  0,06/n  log K =0

K =10 ^nE°/0.06

Exercice d'application :

Soit la pile : Sn / Sn²⁺ // Pb ²⁺ / Pb 

 Sa f.é.m normale est E₀ = 0,01V

On donne        

1/ Ecrire l’équation associée de cette pile

Sn + Pb²⁺   Sn²⁺ + Pb

   2/Exprimer la fonction des concentrations π relative à l’équation associée de cette pile ?

 Π = [S n²⁺] / [ Pb ²⁺ ]

3/Calculer la constante d’équilibre K correspondante?

A l’équilibre, π = K. d'où K = [Sn²⁺]éq / [Pb²⁺]éq

Or E = E₀ – 0,03 log π

E = E₀ – 0,03 log K   or  π = K=> pas de courant dans la pile  => E = 0

ð     log K = E₀ / 0,03        ð     K= 10 E₀ / 0,03    => K = 2,15

4/Pour chaque cas, dans quel sens évolue la réaction ? quelle est la polarité de la pile ? quelle est la réaction qui évolue spontanément

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