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Fun Guide to Electrochemical Cells: Diagrams, Lessons, and Easy Exercises

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emma cherrier

@emmacherrier_yngl

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Les piles électrochimiques sont des dispositifs qui permettent un transfert d'électrons dans les piles électrochimiques de manière spontanée via un circuit extérieur. Ce chapitre explore leur constitution, leur fonctionnement et usure des piles électrochimiques, ainsi que les principaux oxydants et réducteurs utilisés.

• Les piles électrochimiques sont basées sur des réactions d'oxydoréduction avec transfert d'électrons entre un oxydant et un réducteur.
• Elles sont composées de deux demi-piles reliées par un pont salin, permettant la circulation du courant électrique.
• L'usure d'une pile se produit lorsque le système atteint l'équilibre chimique.
• La capacité d'une pile est mesurée par la charge électrique totale qui peut circuler pendant son fonctionnement.
• Certains oxydants et réducteurs usuels incluent le dioxygène, l'eau de Javel, le dichlore, le dihydrogène et les métaux.

23/04/2022

371

Chap ²
Piles électrochimiques
I- TRANSFERT DIRECT D'ELECTRONS PAR CONTACT
REACTION D OXYDOREDUCT® = REACT AVEC TRANSFERT D'ELECTRONS
ENTRE L

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Common Oxidants and Reductants

This final section provides an overview of common oxidizing and reducing agents, with a focus on their practical applications.

The document lists several common oxidants:

Example: Common oxidants include:

  • Oxygen O₂ (O₂/H₂O couple)
  • Bleach with hypochlorite ions (ClO⁻/Cl⁻ couple)
  • Chlorine Cl₂ (Cl₂/Cl⁻ couple)

It also presents common reductants:

Example: Common reductants include:

  • Hydrogen H₂ (H⁺/H₂ couple)
  • Ascorbic acid (Vitamin C) (C₆H₆O₆/C₆H₈O₆ couple)

The document emphasizes the importance of metals as reductants:

Highlight: Metals, particularly those in Block 3 of the periodic table, are generally good reductants because they easily give up electrons.

This section provides valuable information for understanding the behavior of various substances in electrochemical reactions and their potential applications in electrochemical cells.

Chap ²
Piles électrochimiques
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Understanding Electron Transfer and Redox Reactions

This section delves into the fundamental concepts of electron transfer and oxidation-reduction (redox) reactions, which form the basis of electrochemical cells.

Definition: An oxidation-reduction reaction involves the transfer of electrons between reactants.

The document introduces key terms and concepts:

Vocabulary:

  • Reductant: An entity capable of donating electrons
  • Oxidant: An entity capable of accepting electrons
  • Oxidant/Reductant Couple: Represented by the equation Ox + ne⁻ = RED

The process of electron transfer is explained through half-equations:

Example:

  • Oxidation: A half-equation modeling the loss of electrons
  • Reduction: A half-equation modeling the gain of electrons

The concept of spontaneous electron transfer through an external circuit is introduced, leading to the discussion of electrochemical cells.

Highlight: Electrochemical cells facilitate spontaneous electron transfer through an external circuit.

The document then explains the constitution and functioning of electrochemical cells:

  1. A cell consists of two half-cells
  2. Each half-cell contains an electrolyte solution and an electrode
  3. The half-cells are connected by a salt bridge

Definition: An electrolyte is a solution in which an electrode is immersed, containing the entities of an oxidation-reduction couple.

The flow of electric current in an electrochemical cell is described:

  • In metal wires: Charges carried by electrons
  • In solutions: Charges carried by ions
  • Outside the generator: Current flows from the positive to the negative terminal

Highlight: Negative charge carriers move in the opposite direction of the electric current, while positive charge carriers move in the same direction.

Chap ²
Piles électrochimiques
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REACTION D OXYDOREDUCT® = REACT AVEC TRANSFERT D'ELECTRONS
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Electrodes, Reactions, and Cell Capacity

This section focuses on the roles of electrodes, the reactions occurring in an electrochemical cell, and the concept of cell capacity.

The document defines the key components of an electrochemical cell:

Vocabulary:

  • Anode: The electrode where oxidation occurs
  • Cathode: The electrode where reduction occurs

When the electrodes of a cell are connected:

  1. An oxidation-reduction reaction occurs in the circuit
  2. Electrons move between the terminals of the cell
  3. Reactants are separated

Highlight: At the negative pole, electrons arrive (reduction occurs), while at the positive pole, electrons depart (oxidation occurs).

The role of the salt bridge is explained:

Definition: The salt bridge allows ions to move, ensuring current flow and maintaining electrical neutrality of the electrolytes.

The concept of cell depletion is introduced:

Vocabulary: A cell is a system out of equilibrium and functions as long as ΔrG < K (spontaneous reaction). A depleted cell reaches equilibrium when ΔrG = K.

The document then discusses the electrical capacity of a cell:

Definition: The capacity of a cell is the electric charge that circulates during its complete functioning period, measured in Coulombs.

Example: |Q| = N × e = ne × NA × e

For constant intensity: Q = I × Δt

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Knowunity est la meilleure application scolaire dans cinq pays européens.

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Dans les palmarès des applications scolaires de 12 pays

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Louis B., utilisateur iOS

J'aime tellement cette application [...] Je recommande Knowunity à tout le monde ! !! Je suis passé de 11 à 16 grâce à elle :D

Stefan S., utilisateur iOS

L'application est très simple à utiliser et bien faite. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais :D

Lola, utilisatrice iOS

J'adore cette application ❤️ Je l'utilise presque tout le temps pour réviser.

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• Les piles électrochimiques sont basées sur des réactions d'oxydoréduction avec transfert d'électrons entre un oxydant et un réducteur.
• Elles sont composées de deux demi-piles reliées par un pont salin, permettant la circulation du courant électrique.
• L'usure d'une pile se produit lorsque le système atteint l'équilibre chimique.
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  • Oxygen O₂ (O₂/H₂O couple)
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  • Hydrogen H₂ (H⁺/H₂ couple)
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Definition: An oxidation-reduction reaction involves the transfer of electrons between reactants.

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Vocabulary:

  • Reductant: An entity capable of donating electrons
  • Oxidant: An entity capable of accepting electrons
  • Oxidant/Reductant Couple: Represented by the equation Ox + ne⁻ = RED

The process of electron transfer is explained through half-equations:

Example:

  • Oxidation: A half-equation modeling the loss of electrons
  • Reduction: A half-equation modeling the gain of electrons

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Highlight: Electrochemical cells facilitate spontaneous electron transfer through an external circuit.

The document then explains the constitution and functioning of electrochemical cells:

  1. A cell consists of two half-cells
  2. Each half-cell contains an electrolyte solution and an electrode
  3. The half-cells are connected by a salt bridge

Definition: An electrolyte is a solution in which an electrode is immersed, containing the entities of an oxidation-reduction couple.

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  • In metal wires: Charges carried by electrons
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  • Anode: The electrode where oxidation occurs
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  1. An oxidation-reduction reaction occurs in the circuit
  2. Electrons move between the terminals of the cell
  3. Reactants are separated

Highlight: At the negative pole, electrons arrive (reduction occurs), while at the positive pole, electrons depart (oxidation occurs).

The role of the salt bridge is explained:

Definition: The salt bridge allows ions to move, ensuring current flow and maintaining electrical neutrality of the electrolytes.

The concept of cell depletion is introduced:

Vocabulary: A cell is a system out of equilibrium and functions as long as ΔrG < K (spontaneous reaction). A depleted cell reaches equilibrium when ΔrG = K.

The document then discusses the electrical capacity of a cell:

Definition: The capacity of a cell is the electric charge that circulates during its complete functioning period, measured in Coulombs.

Example: |Q| = N × e = ne × NA × e

For constant intensity: Q = I × Δt

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