La tension d'une pile

La tension d'une pile

Chaque couple oxydant/réducteur possède un potentiel standard E°, une grandeur mesurée en volts qui traduit sa tendance à capter ou céder des électrons. Deux valeurs à connaître pour la pile Daniell :

E°(Cu2+/Cu) = +0,34 V
E°(Zn2+/Zn) = -0,76 V

Calculer la tension à vide

La tension (force électromotrice) d'une pile se calcule par la différence entre le potentiel du couple à la cathode et celui du couple à l'anode :

E(pile) = E°(cathode) - E°(anode)

Pour la pile Daniell, la cathode est le couple Cu2+/Cu, l'anode le couple Zn2+/Zn :

E(pile) = 0,34 - (-0,76) = 1,10 V

C'est bien une valeur positive, cohérente avec le fait que la réaction Zn + Cu2+ -> Zn2+ + Cu est spontanée dans ce sens : plus l'écart entre les deux potentiels est grand, plus la pile délivre une tension élevée.

Une pile qui s'use

Au fur et à mesure que la pile fonctionne, la concentration en Zn2+ augmente dans un compartiment, celle en Cu2+ diminue dans l'autre. La tension délivrée diminue progressivement, jusqu'à devenir nulle quand le système atteint un état d'équilibre (ou quand l'un des réactifs est épuisé) : la pile est alors "usée", elle ne peut plus fournir de courant utile.

Erreur classique

Ne crois pas que la tension d'une pile est fixe et immuable : elle dépend des concentrations des espèces en solution, et diminue avec l'usage. La valeur de 1,10 V calculée ici correspond aux conditions standard (concentrations de référence à 1 mol/L), pas nécessairement à la tension mesurée à tout instant.