Les piles électrochimiques sont des dispositifs qui convertissent l'énergie chimique en énergie électrique. Elles sont constituées de deux demi-piles, chacune comprenant une électrode et un électrolyte, reliées par un pont salin.
Vocabulaire: La tension à vide est la différence de potentiel mesurée aux bornes de la pile lorsqu'elle ne débite pas de courant.
Le fonctionnement d'une pile repose sur la circulation des électrons dans le circuit extérieur et des ions dans le pont salin. Au pôle positif (cathode), une réaction de réduction se produit : Ox₁ + ne⁻ → Red₁. Au pôle négatif (anode), une réaction d'oxydation a lieu : Red₂ → Ox₂ + ne⁻.
Exemple: Dans une pile Daniell, la réaction globale est : Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺
La capacité d'une pile (Qmax) est exprimée en Coulomb (C) et représente la quantité maximale d'électricité que la pile peut fournir.
Formule: Qmax = n(e⁻) × F, où F est la constante de Faraday (96 500 C.mol⁻¹) et n est la quantité d'électrons échangés.
Les bons réducteurs, comme le zinc ou l'hydrogène, perdent facilement leurs électrons. Les bons oxydants, tels que le dichlore ou l'ion hypochlorite, ont tendance à capter les électrons.
Highlight: La compréhension des piles électrochimiques est essentielle pour de nombreuses applications technologiques, de la production d'énergie aux dispositifs électroniques portables.