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Concept
Pile Daniell
Résumé
La pile Daniell est un dispositif électrochimique réalisant la conversion d'énergie chimique en énergie électrique par le biais d'une réaction d'oxydo-réduction. Le principe de fonctionnement de cette pile a été démontré par Edmond Becquerel et a été perfectionnée par le chimiste britannique 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 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 ou de nitrate de potassium ) qui sert à équilibrer les charges. La pile Daniell vient corriger certains défauts de la pile Volta : elle est simple de construction, commode d'usage et sa tension est constante, si bien qu'elle servit pendant longtemps de pile étalon en laboratoires.
Le couple est impliqué dans la demi-équation d'oxydo-réduction :
L'équation de Nernst qui lui est associée est :
où le potentiel standard vaut :
Aussi, le potentiel de l'électrode de zinc est donc :
Le couple est impliqué dans la demi-équation d'oxydo-réduction :
L'équation de Nernst qui lui associée est :
où le potentiel standard vaut :
Aussi, le potentiel de l'électrode de cuivre est donc :
La « règle du gamma » impose une équation bilan de la réaction :
La constante K de cette réaction est de l'ordre de , c'est-à-dire que tant que le 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 réduction des ions cuivre II (l'électrode de cuivre est une cathode).
La réaction d'oxydation d'un atome de zinc de l'anode entraîne la libération de deux électrons dans le circuit :
Le potentiel de l'électrode de zinc est le plus bas, c'est le pôle – de la pile :
Les électrons libérés se dirigent alors vers l'autre électrode de la pile (le pôle +) en créant un courant dans le circuit.
Source officielle
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