25. Évolution spontanée d’un système – piles

ΦRésumé du cours

Critère d’évolution spontanée

• Q_r,i < K : le système évolue dans le sens direct.
• Q_r,i > K : sens inverse.
• Q_r,i = K : équilibre, pas d’évolution.

La pile

Deux demi-piles (métal M dans une solution de ses ions Mⁿ⁺) reliées par un pont salin. Exemple pile Daniell : Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu.

• Anode (pôle −) : oxydation, Zn → Zn²⁺ + 2e⁻.
• Cathode (pôle +) : réduction, Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu.
• Les électrons circulent dans le circuit extérieur du pôle − vers le pôle + ; les ions du pont salin assurent la neutralité.

Quantité d’électricité

Q = I Δt = n(e⁻) F, avec F = 96 500 C/mol (Faraday). Q_max est atteinte quand le réactif limitant est consommé ; la pile est « usée » quand Q_r = K.

✎Exemples corrigés

?Teste-toi

Clique sur la bonne réponse.

1. Si Q_r,i < K, le système évolue…

   a) dans le sens directb) dans le sens inversec) pas du tout
   Réponse

   a) dans le sens direct — Q_r augmente vers K.

2. À l’anode se produit…

   a) une réductionb) une oxydation
   Réponse

   b) une oxydation — Pôle − d’une pile.

3. 1 F = ?

   a) 96 500 C/molb) 1,6 × 10⁻¹⁹ Cc) 6,02 × 10²³ C
   Réponse

   a) 96 500 C/mol — Charge d’une mole d’électrons.

4. Rôle du pont salin :

   a) fournir des électronsb) assurer la neutralité et fermer le circuitc) chauffer
   Réponse

   b) assurer la neutralité et fermer le circuit — Conduction ionique.

Φملخص الدرس

معيار التطور التلقائي

• Q_r,i < K: تتطور المجموعة في المنحى المباشر.
• Q_r,i > K: المنحى المعاكس.
• Q_r,i = K: توازن، لا تطور.

العمود

نصفا عمود (فلز M في محلول أيوناته Mⁿ⁺) موصولان بـقنطرة ملحية. مثال عمود دانييل: Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu.

• الأنود (القطب −): أكسدة، Zn → Zn²⁺ + 2e⁻.
• الكاثود (القطب +): اختزال، Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu.
• تنتقل الإلكترونات في الدارة الخارجية من القطب − نحو القطب +؛ وتضمن أيونات القنطرة الملحية التعادل الكهربائي.

كمية الكهرباء

Q = I Δt = n(e⁻) F، مع F = 96 500 C/mol (فاراداي). تُبلغ Q_max عندما يُستهلك المتفاعل المحد؛ ويكون العمود «مستهلكًا» عندما Q_r = K.

✎أمثلة محلولة

?اختبر نفسك

اضغط على الجواب الصحيح.

1. إذا كان Q_r,i < K، تتطور المجموعة…

   أ) في المنحى المباشرب) في المنحى المعاكسج) لا تتطور
   الجواب

   أ) في المنحى المباشر — Q_r تزداد نحو K.

2. عند الأنود يحدث…

   أ) اختزالب) أكسدة
   الجواب

   ب) أكسدة — القطب − للعمود.

3. 1 F = ؟

   أ) 96 500 C/molب) 1,6 × 10⁻¹⁹ Cج) 6,02 × 10²³ C
   الجواب

   أ) 96 500 C/mol — شحنة مول من الإلكترونات.

4. دور القنطرة الملحية:

   أ) تزويد الإلكتروناتب) ضمان التعادل وغلق الدارةج) التسخين
   الجواب

   ب) ضمان التعادل وغلق الدارة — توصيل أيوني.