Considérons deux batteries entourant l'électrode de cuivre :
Piles zinc-cuivre et cuivre-argent.
Dans la première cellule, dite cellule Daniell, les électrodes sont en zinc et en cuivre et on remarque que le zinc subit une oxydation, c'est-à-dire qu'il donne des électrons au cuivre, étant donc l'anode. L'électrode de cuivre, à son tour, fonctionne comme la cathode, recevant des électrons et se réduisant.
Cependant, il est possible d'observer que dans la seconde pile, les électrodes cuivre-argent, le cuivre fonctionne non pas en cathode, mais en anode, en s'oxydant cette fois.
Cela nous montre qu'en comparant ces trois électrodes, la tendance à subir une réduction fonctionne comme suit :
| Zinc < Cuivre < Argent |
Ainsi, cette capacité à subir une réduction est appelée Potentiel de réduction (Erouge). Comme cette valeur dépend de la pression, de la température et de la concentration de la solution, un potentiel standard (ou normal, à 25°C, pression de 1atm, et concentration de 1,0 mol/L) qui est identifié par le symbole
ET0. L'inverse est également vrai, il y a le Potentiel d'oxydation (Eoxy), qui dans ce cas a l'ordre croissant :| Zinc > Cuivre > Argent |
Plus le potentiel de réduction standard est faible, plus la capacité du métal à donner des électrons est grande et vice versa. De même, plus le potentiel d'oxydation standard est bas, plus la capacité du métal à recevoir des électrons est grande et vice versa.
| Dans un tas, l'espèce avec le plus d'Ered subit une réduction et l'autre espèce, avec le plus d'Eoxy, subit une oxydation. |
Si l'on adapte un voltmètre, comme celui de la figure ci-dessus, à l'une de ces cellules, on mesurera l'intensité du courant électrique qu'elles produisent, c'est-à-dire son force électromotrice (emf ou E) ou différence de potentiel (U ou ddp)*. La valeur est indiquée en volts (V), apparaissant normalement sur les batteries et les étiquettes.
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Différence de potentiel (U ou ddp) d'une batterie indiquée sur l'étiquette.
La force électromotrice peut être exprimée en termes de potentiel de réduction ou d'oxydation. Il est important de se rappeler que ces potentiels ont la même valeur mais ont des signes opposés.
Pour calculer la tension d'une batterie à l'état standard, on utilise l'expression suivante :
| Et0 = ET0rouge (cathode) - ET0rouge (anode) |
ou alors
| Et0 = ET0oxy (anode) - ET0oxy (cathode) |
Ainsi, les valeurs absolues de chaque électrode n'apparaissent pas sur le voltmètre, mais la différence de potentiel entre elles.
*On considère la différence de potentiel égale à la force électromotrice, car le calcul de la différence de potentiel d'un générateur est donné par l'équation: U = E – r.i, où :
U = différence de potentiel
E = force électromotrice
r = résistance interne
i= intensité du courant électrique
Mais, en Chimie, on considère les batteries comme des générateurs idéaux, de sorte que leur résistance interne est négligeable par rapport au circuit électrique. On a donc U = E.
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. « Différence de potentiel d'une batterie »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/diferenca-potencial-uma-pilha.htm. Consulté le 28 juin 2021.
