Physique et Chimie

Une demi pile à hydrogène simplifiée

samedi, 9 février 2008

http://spc.ac-amiens.fr/Une-demi-pile-a-hydrogene.html

L’intérêt de cette demi pile est de montrer qu’il existe des couples autres que ion métallique / métal.

Cet article expose le principe, la construction et l’utilisation d’une électrode à hydrogène réalisée avec des matériaux et des produits courants dans les laboratoires de chimie des lycées.
Cette électrode donne des résultats corrects avec une précision suffisante pour les mesures effectuées au lycée.
On présente souvent une électrode de conception analogue mais en utilisant un fil de platine. L’originalité est de le remplacer par un fil de cuivre ce qui rend l’électrode moins onéreuse.
Cette demi plie a une durée de vie d’environ une heure ce qui est suffisant pour une séance de travaux pratiques.

Principe

Pour disposer d’une demi pile à hydrogène, il faut mettre en présence du dihydrogène gazeux (H2(g)) et des ions hydrogène solvatés (H+(aq)). Le contact électrique est assuré par un fil de métal inattaquable (souvent du platine). Ici, on utilise du cuivre, moins cher et aussi inattaquable en milieu acide.
Les ions hydrogène sont fournis par une solution aqueuse d’acide chlorhydrique. Le dihydrogène gazeux est produit par la réaction entre les ions hydrogène et le zinc volontairement choisi en grenaille de telle sorte que la réaction ne soit pas trop rapide.

Matériel et produits

Construction

Fonctionnement

Le dihydrogène est plus léger que l’air. Il a tendance à monter, chasser l’air et à remplir l’entonnoir à la pression atmosphérique. Il coexiste alors les deux constituants du couple oxydant réducteur où intervient le dihydrogène. Le cuivre ne sert qu’à assurer le contact électrique.
On peut associer cette demi pile à toute autre demi pile et mesurer la force électromotrice.
Le pont conducteur est un pont d’agar agar au nitrate de potassium (d’où l’intérêt de laisser dépasser la solution d’acide du niveau inférieur de l’entonnoir pour placer le pont conducteur). Il peut être remplacer par un papier filtre imbibé d’eau du robinet si on n’utilise pas une demi pile faisant intervenir une solution de nitrate d’argent.

Elisabeth et Patrick Pierens
Lycée Pierre de la Ramée Saint Quentin

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