Savoirs fondamentaux du programme de terminale scientifique/Chimie/Peut-on prévoir le sens spontané d'évolution d'un système ?

Sens d'évolution du système

• La comparaison de $\scriptstyle Q_{r,\,i}$ et K permet de déterminer le sens d'évolution du système spontanée du système :
  • $\scriptstyle Q_{r,\,i}<K$ : le système évolue dans le sens direct.
  • $\scriptstyle Q_{r,\,i}>K$ : le système évolue dans le sens inverse.
  • $\scriptstyle Q_{r,\,i}=K$ : le système n'évolue pas macroscopiquement car déjà à l'équilibre.

Pile

• Deux demi-piles reliées par un pont salin forment une pile. Chaque demi-pile est constituée d'une électrode métallique et d'une solution contenant un cation de même espèce chimique que cette électrode.

• La jonction électrochimique, ou pont salin, permet de :
  • fermer le circuit et assurer la circulation du courant
  • assurer l'électroneutralité des solutions

• La pile est le siège d'une oxydoréduction.

• On appelle cathode l'électrode qui est le siège d'une réduction (pôle + de la pile)

• On appelle anode l'électrode qui est le siège d'une oxydation (pôle - de la pile).

• Exemple d'une réaction d'oxydoréduction (pile Daniell) : $Cu_{(aq)}^{2+}+Zn_{(s)}=Cu_{(s)}+Zn_{(aq)}^{2+}$

• Lorsque $\scriptstyle Q_{r,\,eq}=K$, les concentrations ne varient plus et il n'y a plus de circulation d'électrons dans le circuit extérieur: la pile est usée.

• La quantité d'électricité débitée par une pile fonctionnant pendant une durée $\Delta t$ et délivrant un courant d'intensité $I$ est : $Q=I\cdot \Delta t$

I en ampère(A) $\Delta t$ en seconde (s) et Q en coulomb(C)

• Le courant électrique est un déplacement ordonné de porteurs de charge électriques :
  • dans un conducteur solide, c'est un déplacement d'électrons.
  • dans les solutions ioniques, c'est un déplacement d'ions positifs et négatifs.

Electrolyse

• Lors d'une électrolyse, un générateur électrique impose le sens du courant. C'est une transformation forcée.

• L'électrode reliée au pôle + est l'anode : elle subit une oxydation anodique.
• L'électrode reliée au pôle - est la cathode : elle subit une réduction cathodique.

• Au cours d'une électrolyse, le quotient de réaction s'éloigne de la constante d'équilibre : on dit que le système est hors d'équilibre.

• Si l'instensité I est constante, alors on a : $Q=I\cdot \Delta t=n(e^{-})\cdot F$