Question pile daniell et sens du courant

[CL64]

Bonjour!!

Je viens vous demander un peu d'aide! Etant de formation "physique", j'ai toujours eu du mal en électrochimie! Ayant d'excellents élèves de 3ème, je sais déjà que les questions pièges vont pleuvoir!
Je réalise la pile Zinc-Cuivre- Solution de Sulfate de Cuivre. J'ai besoin de comprendre ce qui se passe:
Le Zinc libère 2 électrons en devenant l'ion Zinc: ces électrons "poussent" alors la "chaîne" et c'est alors le début du courant électrique. Les électrons vont donc de la borne Zinc vers la Cuivre. La borne - est donc l'électrode de Zinc puisque les électrons "partent" de là. Donc les ions Cuivre sont attirés par cette borne!! Il récupère deux électrons puisque deviennent des atomes de cuire qui se déposent. Mais alors S'ils récupèrent ces électrons, j'aurais tendance à dire que le déplacement se fait dans l'autre sens! Il récupère deux électrons donc "la chaîne" devrait avoir lieu dans le sens inverse. Bref, je tourne en rond, j'ai besoin d'une explication!!! A vos claviers, et HELP!!!
MERCI!!!!
CL64

[forp17]

Bonjour!!

Donc les ions Cuivre sont attirés par cette borne!!
CL64

Bonsoir.

Je crois que tu confonds l' "électrolyse" et ce qui se passe DANS une pile.
Effectivement, les ions cuivre récupèrent des électrons , mais qui viennent du câble extérieur, vers la plaque de cuivre: la plaque de cuivre se recouvre de cuivre. Les ions cuivres vont vers la plaque de cuivre. Les ions cuivre vont vers la borne POSITIVE.

Regarde ce lien par exemple

http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=p ... mQ&cad=rja

Bonne soirée.

[CL64]

Merci beaucoup pour le powerpoint.Très bien détaillé, j'adore. Mais lors de l'expérience,c 'est la plaque de zinc qui se recouvre de cuivre, non? Et comment xpliquer ax élèves que les ions cuivre vont vers la borne + alors que dans le chapitre sur les ions, je leur dit l'inverse, dans une solution les ions positifs sont attirés par a borne négative (je sais que là c'est d'une électrolyse dont on parle). Mais que dire à mes élèves dans une pile??
Merci d'avance,
CL64

[dellmat]

Mais que dire à mes élèves dans une pile??
CL64

Je dis ça sans blaguer, mais il faut peut-être leur expliquer que la physique et la chimie sont des matières que l'on ne peut pas toujours expliquer "simplement" et pour comprendre un "système" courant comme une pile il faut peut-être attendre la première S et découvrir les réactions d'oxydo réduction (enfin si leur prof a le temps de boucler le programme )

Je crois que tu as donné la réponse toi même, dans une pile il y a de l'oxydo réduction et c'est pas de l'électrolyse, difficile dons d'expliquer que des ions "+" sont attirés par une électrode "-", c'est la pile qui créé les polarités et non pas le fait qu'il y ait des polarités qui engendre les mécanisme à l'intérieur de la pile.

Je ne vois pas d'inconvénients à dire "vite-fait" qu'il s'y passe autre chose qu'ils découvriront plus tard, patience petit scarabée...
Après, en fonction de leur intérêt et de leur questions tu peux tenter un certain nombre d'explications sur les couples redox...

[CL64]

Encore merci,
Je vais donc la jouer "en touche " même si je sais que je vais avoir droit à des explications hors classe pour certains;
Dernière question alors: Le dépôt de cuivre, je l'ai toujours vu sur la plaque de zinc et non de cuivre. c'est don cela qui me gêne puisqu'ils sont censés récupérer les deux électrons, de l'autre côté de la chaîne, soit de la plaque de cuivre?

[Aranel53]

Les atomes de zinc perdent deux électrons et deviennent des ions zinc Zn2+, les électrons poussent tous ceux du circuit et de l'autre côté, des électrons "disponibles" vont transformer des ions cuivre Cu2+ en atomes de cuivre sur l'électrode de cuivre, qui grossit. La solution gagne donc des ions zinc et perd des ions cuivre.
Attention, si tu fais cette pile dans le même bêcher, il y a aussi une réaction parasite de réduction des ions cuivre directement sur la plaque de zinc qui elle aussi se recouvre de cuivre, mais ce n'est pas cette réaction qui concerne la pile que l'on étudie.

Voir ce sujet : Pile Daniell et pont salin
(je déplace bientôt les derniers messages là bas car cette discussion n'a plus rien à voir avec l'animation sur la pile volta)

[CL64]

Ok!!! OUF!!! Je comprends donc bien, c'est une réaction parasite! parce que je la fait toujours dans le même bécher contenant juste la solution de sulfate de cuivre!
Pour la place du poste effectivement j'ai réagit à l'animation flash ce qui m'a questionné mais du coup c'est vrai que ce serait mieux dans un autre sujet!
Merci pour toutes vos réponses!

[flo-la-puce]

Bonsoir

avec mes troisièmes, j'ai expliqué ce qui se passait dans la pile. Tout le monde n'a pas suivi, hétérogénéité oblige, mais a priori c'est assez bien passé.

J'ai pris l'occasion à partir d'un exercice qui demandait le sens de déplacement des électrons dans les fils et dans les plaques et le sens de déplacement des ions dans la solution. C'est une explication un peu simpliste du point de vue oxydo-réduction mais qui permet de comprendre un minimum (enfin j'espère ...)

Je suis partie en mettant au tableau deux schémas : celui du début de chimie sur la conductivité des solutions électrolytiques et celui de la pile demandé dans l'exercice.
J'ai repris ce que l'on avait dit sur le déplacement des ions dans la solution électrolytique et j'ai fait la transition en disant que là, on se plaçait à l'interieur de la pile et que du coup, ça ne fonctionnait pas pareil.Je suis passait alors au deuxième schéma.

Je commence par la plaque de zinc d'où partent les électrons pour faire le trajet dans les conducteurs métalliques par le circuit extérieur. Du coup, la plaque de zinc manque d'électrons, donc de charges négatives. C'est donc une zone qui se charge positivement (les ions zinc rejoingnent la solution, la plaque de zinc disparait petit à petit) et, pour retrouver l'électroneutralité, les ions négatifs de la solution vont se rapprocher de la plaque de zinc.

Je reprend ensuite le trajet des électrons dans le circuit, où ils finissent par arriver "au bout" de la plaque de cuivre. Ne pouvant aller plus loin (puisqu'ils ne se déplacent pas dans les solutions), ils s'accumulent et créent une zone chargée négativement. Toujours pour respecter l'électroneutralité, les ions chargés positivement dans la solution (donc les ions cuivre et à leur suite les ions zinc fabriqués) vont se rapprocher de la plaque de cuivre. Les ions cuivre captent alors les électrons qui leur manquent et se transforment en atomes de cuivre qui se déposent sur la plaque. la plaque de cuivre grossit.

J'en profite pour revenir sur le cours : quand la plaque de zinc a complétement disparu (ne touche plus la solution) ou quand tous les ions cuivre sont devenus des atomes de cuivre, la pile ne peut plus fonctionner.

Ce qui suivent ou qui sont un peu curieux ont eu quelques réponses à leurs questions et ont semblé avoir compris.

[philippeg]

bonjour,
Voici encore une autre façon de présenter les choses : l'électronégativité et l'oxydoréduction traduite en language de 3°

Il me semble intéressant de parler des atomes de cuivre et de zinc qui se "disputent" les électrons, c'est à dire d'expliquer l'électronégativité sans en avoir l'air. On part d'un fait : les métaux n'ont pas la même capacité pour attirer et garder leurs électrons, ceux qui les perdent facilement sont ceux qui s'oxydent comme le fer (au sens 3° de se "dégrader" sans forcément parler du sens chimique de perdre des électrons) et ceux qui les gardent le mieux sont les métaux les plus précieux comme l'or ou l'argent.
Si un atome de métal "précieux" a perdu ses électrons et se retrouve ion dans une solution, il va pouvoir capter les électrons d'un atome qui les retient moins. C'est le cas du cuivre qui est plus "précieux" que le zinc. Si les ions cuivre II sont en contact direct avec les atomes de cuivre (fausse pile bâtarde de 3°), il y a la fameuse réaction parasite directe. L'astuce d'une pile consiste à mettre en lien électrique l'atome de cuivre spoliateur d'électron et l'atome de zinc détroussé par l'intermédaire d'un circuit de matériaux conducteurs extérieur au circuit, qui va canaliser ce transfert d'électron pour en exploiter l'énergie. Ceci n'étant possible que si la neutralité de la solution est assurée par un transfert d'ion.
On peut alors montrer la pile daniell comme permettant de n'offrir que le passage extérieur sans la réaction directe, ce qui en augmente l'efficacité et la durée de vie. Ce raisonnement est particulièrement bien illustré par les animations suivantes, surtout la première.
http://www.ostralo.net/3_animations/swf/pile.swf
http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/electroChem/voltaicCellEMF.swf
Le fait de parler d'atomes comme acteurs de la pile et d'électrons comme passivement et globalement mis en mouvement évite la vision vitaliste qui donnerait à l'électron une conscience éclairée qui lui ferait parcourir un chemin particulier, tel le saumon remontant un cours d'eau, vision qui amène ensuite beaucoup de difficultés en électricité (genre : comment l'électron sait qu'il y a deux lampes en série et part moins vite dès le début du circuit?).
L'inconvénient de cette approche est qu'elle fait la part belle à la pile daniell qui est hors programme. Mais je pense que cette approche est justifiée car elle permet une explication complète du phénomène, et la compréhension crée l'intérêt des élèves : rien de pire à mon avis, qu'un truc magique que les élèves sont obligés de constater sans comprendre (ce qui est demandé en 3°). Par contre, l'évaluation correspondante ne va bien sûr pas aussi loin.

[Aranel53]

Très bonne explication et je suis d'accord avec toi sur le fait qu'il vaut mieux fournir de la cohérence simplifiée quitte à être hors programme, c'est toujours rentable.

Je parle aussi aux élèves de l'oxydoréduction sans le dire, mais je n'avais pas pensé à faire une échelle de "préciosité", c'est pas mal du tout !