La pile de Volta
Pour présenter une autre méthode permettant de créer une différence de potentiel entre deux électrodes, il convient de mesurer la tension d'une pile de Volta isolée, puis celle de deux piles de Volta montées en série.
Ce que les élèves apprennent
Les fondements scientifiques de cette expérience
C'est en 1799 qu'Alessandro Volta a décrit pour la première fois une pile galvanique. La différence entre la pile de Volta et celle de Daniell réside dans le fait que, bien que les deux soient constituées de cuivre et de zinc, dans la pile de Volta, les solutions présentes dans les deux demi-piles sont de l'acide sulfurique dilué.
Le zinc réagit avec l'acide sulfurique dilué pour former du sulfate de zinc et de l'hydrogène. L'oxydation du zinc, qui se dissout et produit des ions, permet la réduction des ions hydrogène en hydrogène moléculaire, selon les équations suivantes.
Le fait de relier les électrodes à l’aide d’un fil permet aux électrons de circuler du zinc vers le cuivre. Lorsque les électrons atteignent la surface du cuivre, ils réduisent les ions hydrogène, ce qui provoque la formation de bulles sur l’électrode de cuivre. La formation d’un film d’hydrogène moléculaire à la surface des électrodes entraîne une diminution de la tension dans la pile voltaïque et la protège ainsi des ions hydrogène présents dans la solution.
Matériel utilisé
- Multimètre numérique — 2275.10
- 1 × Fil de raccordement, rouge — 2522.03-04
- 2 × fils de raccordement, noirs — 2522.04-08
- 4 pinces crocodiles — 2531,52
- 2 × électrodes en cuivre — 4716,21
- 2 × électrodes en zinc — 4716,16
- 2 × Couvercles de cellules d'essai — 4718.10
Produits chimiques et réactifs
- Acide sulfurique 0,5 M — R : 35 S : 26-30-45
Consignes de sécurité
Questions destinées aux élèves
- Notez les tensions mesurées pour une cellule seule, deux cellules en série et deux cellules en parallèle.
- Où y a-t-il un dégagement de gaz ? De quel gaz s'agit-il ?
- Que se passe-t-il lorsqu'on met les cellules en court-circuit ? Pourquoi ?
À quoi s'attendre
<p>For a single cell and for two cells in parallel the voltage is about 1.05 V, but it quickly declines to about 0.90 to 0.95 V. The voltage measured for a series (about 1.8 V) is the sum of the voltages of each cell.</p><p>On the zinc electrode hydrogen ions are reduced to hydrogen. During the observation the zinc electrode produces bubbles.</p><p>Also in this second experiment the zinc electrode produces bubbles of hydrogen.</p><p>After this operation bubbles appear not only on the zinc but also on the copper electrodes. Electrons flow to copper electrodes and hydrogen ions are reduced also at this electrode.</p><p>The presence in the circuit of a measuring instrument (voltmeter) with a high resistance hinders the passage of electrons, so that the reduction of hydrogen ions occurs almost entirely on the zinc electrode, since the amount of electrons that reach the copper electrode is very small.</p>
Élimination
Versez la solution dans le récipient destiné aux déchets.
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Cette expérience fait partie d'ATP « Mobile Lab » — un laboratoire autonome qui transforme une salle de classe ordinaire en véritable laboratoire scientifique, proposant plus de 200 expériences en physique, chimie, biologie, robotique et ingénierie. « Gali », le tuteur basé sur l'IA intégré à ATP Connect, guide les élèves à chaque étape et répond à leurs questions pendant les travaux pratiques.
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