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Une réaction redox spontanée génère de l'électricité, qui peut alimenter les appareils électriques. Mais comment ça marche? Considérez la réaction redox entre le cuivre et une solution de nitrate d'argent.
Lorsqu'il est placé dans un récipient, le cuivre est oxydé en ions cuivreux, tandis que les ions argent sont réduits en un précipité d'argent. Ici, le transfert d'électrons est direct et ne génére pas de courant électrique. Cependant, lorsque ces demi-réactions sont physiquement séparés et connectés via un circuit externe, un courant électrique est observé.
Cette configuration est appelée une cellule électrochimique, en outre défini comme une cellule galvanique ou voltaïque pour une réaction de redox spontané. Une cellule galvanique se compose de deux demi-cellules contenant les mélanges réactionnels de demi-cellules d'un électrode de métal solide dans sa solution électrolytique correspondante. Ici, c'est du cuivre dans du nitrate de cuivre aqueux et de l'argent dans du nitrate d'argent aqueux.
Les réactifs séparés éprouvent un potentiel cellulaire, mais sans connexion externe, aucune réaction ni aucun flux d'électrons ne se produit. Une fois connectés extérieurement, les électrons sont contraints de circuler indirectement sur le circuit externe, permettant aux réactions de se produire au niveau des électrodes respectives. Par convention, l'oxydation se produit au niveau du palier d'anode une charge négative, et une réduction au palier de la cathode une charge positive.
Lorsque le transfert d'électrons se produit, des ions positifs se forment dans la demi-cellule d'oxydation et des ions négatifs dans la demi-cellule de réduction. Cela provoque une accumulation de charge positive et négative empêchant davantage de flux d'électrons et doivent être neutralisés en permanence pour que la réaction progresse. Ainsi, les deux demi-cellules sont liées par un pont de sel:un tube en U inversé contenant une pâte ou un gel d'un électrolyte inerte comme le nitrate sodium.
Au fur et à mesure que la réaction redox progresse, les contre-ions s'écoulent dans les demi-cellules respectives pour assurer la neutralité de la charge sans mélange d'électrolytes. Notations spéciales, ou schémas de cellules, sont utilisés pour décrire une cellule galvanique. L'oxydation est représentée sur le côté gauche et la réduction sur la droite.
Une double ligne verticale indique un pont de sel reliant les deux demi-cellules, tandis que des lignes verticales simples indiquent les interfaces entre les phases du composant. Si deux ou plusieurs composants existent dans la même phase, ils sont séparés par des virgules.
Réactions chimiques spontanées
Les réactions spontanées d'oxydoréduction se produisent abondamment dans la nature. La réaction chimique qui se produit…
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