Introduction à l'Electrochimie
Définition
Définition de l'Electrochimie
L'électrochimie est une branche de la chimie qui étudie les transferts d'électrons lors de réactions chimiques. Elle fait appel à différents concepts de la physico-chimie, tels que l'équilibre chimique, la cinétique chimique et l'électrochimie des solutions.
L'électrochimie joue un rôle essentiel dans de nombreux domaines tels que l'énergie, l'environnement, l'électroplastie, la corrosion, la biosensorisation, etc. Elle est également à la base du fonctionnement des piles et des batteries qui alimentent nos appareils électroniques. Dans ce cours, nous allons explorer les principes fondamentaux de l'électrochimie et étudier ses applications.
Les notions de base en électrochimie
Définition
Oxidation et réduction
L'oxydation et la réduction sont deux réactions chimiques opposées qui se produisent simultanément lors d'une réaction d'oxydoréduction. L'oxydation correspond à la perte d'électrons d'un atome, tandis que la réduction correspond au gain d'électrons par un autre atome. Ces réactions sont souvent notées sous forme d'équations d'oxydoréduction.
Au sein d'une réaction d'oxydoréduction, il y a un transfert d'électrons entre les espèces chimiques impliquées. L'espèce chimique qui perd des électrons est appelée l'agent oxydant, tandis que l'espèce chimique qui gagne des électrons est appelée l'agent réducteur. Ces deux espèces se combinent pour former des produits d'oxydation et de réduction.
Définition
La cellule électrochimique
Une cellule électrochimique est un dispositif permettant de convertir l'énergie chimique en énergie électrique à l'aide de réactions d'oxydoréduction. Elle est composée de deux électrodes, l'anode et la cathode, qui sont reliées par un circuit électrique et séparées par un électrolyte. L'anode est l'électrode où se produit l'oxydation, tandis que la cathode est l'électrode où se produit la réduction.
La réaction d'oxydoréduction se produit au niveau de chaque électrode de la cellule. L'anode libère des électrons qui passent à travers le circuit électrique externe, tandis que la cathode capte les électrons de l'extérieur pour participer à la réduction. L'électrolyte permet le transport des ions entre les électrodes afin de maintenir la neutralité électrique.
Applications de l'électrochimie
Définition
Les batteries
Les batteries sont des dispositifs électrochimiques utilisés pour stocker et libérer de l'énergie électrique. Elles sont présentes dans de nombreux appareils du quotidien tels que les téléphones portables, les voitures électriques, les ordinateurs portables, etc. Les batteries fonctionnent grâce à des réactions d'oxydoréduction réversibles qui se produisent entre les électrodes et l'électrolyte.
Lorsque la batterie est déchargée, la réaction d'oxydation se produit à l'anode, libérant des électrons qui circulent à travers le circuit électrique externe, tandis que la réaction de réduction se produit à la cathode, captant les électrons de l'extérieur. Lorsque la batterie est rechargée, les réactions d'oxydoréduction sont inversées, permettant ainsi le stockage de l'énergie électrique.
Définition
La corrosion
La corrosion est un processus électrochimique indésirable qui se produit lorsque des métaux sont exposés à l'oxygène de l'air ou à des substances corrosives telles que l'eau salée. La corrosion entraîne la dégradation des métaux et peut avoir des conséquences néfastes sur les structures métalliques.
La corrosion est un exemple de réaction d'oxydoréduction qui se produit entre le métal (l'anode) et l'oxygène ou une autre substance corrosive (la cathode). Lorsque le métal se corrode, il perd des électrons, tandis que l'oxygène ou la substance corrosive gagne des électrons. La présence d'un électrolyte, comme l'eau salée, facilite le déplacement des ions entre l'anode et la cathode, accélérant ainsi le processus de corrosion.
