La pile Daniell : électrodes et équation globale

La pile Daniell, pas à pas

La pile Daniell associe deux demi-piles :

• une lame de zinc plongée dans une solution de sulfate de zinc (Zn2+ + SO4^2-) ;
• une lame de cuivre plongée dans une solution de sulfate de cuivre (Cu2+ + SO4^2-) ;
• reliées par un pont salin, et par un fil conducteur externe entre les deux lames.

Les deux demi-équations

À l'anode (lame de zinc), oxydation :

Zn = Zn2+ + 2 e-

Vérification : charges à gauche 0 ; à droite (+2) + 2×(-1) = 0. Équilibrée.

À la cathode (lame de cuivre), réduction :

Cu2+ + 2 e- = Cu

Vérification : charges à gauche (+2) + 2×(-1) = 0 ; à droite, Cu neutre, 0. Équilibrée.

L'équation globale

Le nombre d'électrons échangés est déjà identique (2 de chaque côté), on peut donc additionner directement les deux demi-équations et simplifier les électrons :

Zn + Cu2+ -> Zn2+ + Cu

Vérification finale : éléments, Zn 1=1, Cu 1=1. Charges, à gauche 0 + (+2) = +2 ; à droite (+2) + 0 = +2. L'équation globale est bien équilibrée.

Ce qui se passe physiquement

La lame de zinc s'use peu à peu (elle perd de la matière, en passant en solution sous forme d'ions Zn2+), pendant que la lame de cuivre grossit (le cuivre métallique s'y dépose). Les électrons libérés par le zinc traversent le fil externe jusqu'à la lame de cuivre : c'est ce flux d'électrons qui constitue le courant utilisable par un appareil branché sur la pile.

Erreur classique

Ne dis pas que "le zinc reçoit des électrons du cuivre" : c'est l'inverse. Le zinc, réducteur, cède ses électrons ; l'ion Cu2+, oxydant, les capte. Le sens du transfert d'électrons suit toujours la même logique : du réducteur vers l'oxydant.