Une cellule électrochimique est un dispositif doté de deux électrodes conductrices, l'une positive, l'autre négative, constituées de matériaux différents (généralement des métaux) et immergées dans un électrolyte, une solution chimique qui permet aux ions positifs de l'électrode négative de traverser l'électrode positive et de créer une charge électrique. Il existe une ou plusieurs batteries.
Dans une cellule électrolytique, les processus chimiques sont accélérés par l'énergie électrique . L'énergie chimique est ainsi transformée à partir de l'énergie électrique. Il existe deux types de cellules électrolytiques.
Il s'agit de la cellule électrolytique et de la cellule galvanique ou voltaïque. Les cellules galvaniques ou voltaïques, qui sont des exemples de cellules électrochimiques, transforment l'énergie chimique en énergie électrique, tandis que les cellules électrolytiques font l'inverse. Une cellule électrochimique est composée de deux demi-cellules. Chacune d'elles est constituée d'une anode et d'un électrolyte, identiques ou non.
Quelles sont les principales parties d’une cellule électrochimique ?
Les éléments essentiels d'une cellule électrochimique sont :
Électrode
Ce sont les conducteurs électriques solides que l'on trouve dans les cellules électrochimiques, fabriquées à partir d'excellents conducteurs comme les métaux. Il en existe deux types :
- Anode: La section de la cellule où l’oxydation se produit est appelée l’anode.
- Cathode: La zone de la cellule où la réduction se produit.
Électrolyte
Un électrolyte est une substance présente entre les électrodes qui, lorsqu'elle est dissoute dans des solvants polaires comme l'eau, crée des ions facilement mobiles qui donnent naissance à une solution conductrice d'électricité.
Pont de sel
Dans une cellule électrochimique, les compartiments d'oxydation et de réduction sont reliés par un pont salin , fermant ainsi le circuit . Ce pont est rempli de chlorure de potassium (KCl) et d'autres solutions salines saturées.
Le pont salin est nécessaire au déplacement des ions de la solution entre les demi-cellules, indispensable au bon déroulement de la réaction. Un exemple de pont salin serait un papier filtre immergé dans une solution de nitrate de potassium ou de chlorure de sodium.
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Quels sont les types de cellules électrochimiques ?
La plupart des cellules électrochimiques appartiennent à l’une des deux catégories suivantes :
- Cellules voltaïques ou galvaniques
- Cellules électrolytiques
Pile galvanique
L'énergie chimique est transformée en énergie électrique par les piles voltaïques ou galvaniques. Dans une pile galvanique, des réactions spontanées se produisent, indiquant que des processus d'oxydoréduction produisent des électrons.
L'électrode et la cathode d'une cellule galvanique sont chargées négativement et positivement. Une cellule galvanique est constituée de ponts salins et de deux sections ou moitiés distinctes.
Cellule électrolytique
Dans une cellule électrolytique, l'énergie électrique est transformée en énergie moléculaire . Des réactions d'oxydoréduction non spontanées se produisent au sein de cette cellule. Cela signifie que de l'énergie électrique provenant de sources externes est utilisée pour produire des électrons.
Ce type de cellule possède une anode chargée positivement et une cathode chargée négativement. En général, une cellule électrolytique ne possède qu'une seule chambre.
