Potentiel Electrique

Bonsoir,

Je viens de lire dans un livre en anglais ce qu'était le potentiel électrique (sans pour autant savoir le calculer) et d'après ce que j'ai compris c'est l'energie potentielle qu'a une charge de 1C dans un champs électrique. Donc pour qu'il y ai potentiel il faut qu'un champs existe or dans le cas d'une pile j'ai du mal a voir d'ou pourrait provenir le champ électrique vu que chaque compartiment est électriquement neutre, enfin c'est ce que je pense.

J'ai aussi d'autres question mais commençons par celle ci.

Merci d'avance.

Bonsoir,
Crois-tu vraiment que chaque compartiment est électriquement neutre? Comment expliques-tu le fonctionnement d'une pile?

domi a écrit:Bonsoir,
Crois-tu vraiment que chaque compartiment est électriquement neutre? Comment expliques-tu le fonctionnement d'une pile?

Un compartiment est composé d'une lame d'un métal (cuivre, zinc ) qui est électriquement neutre et d'une solution électriquement neutre. Donc on a affaire a un compartiment électriquement neutre.
Je ne sais pas expliquer pourquoi la réaction d'oxydoréduction se déroule .

tu parles de "compartiment"... tu devrais aborder le sujet au niveau moléculaire... Si les deux compartiments étaient strictement électriquement neutre, les piles n'existeraient pas....

domi a écrit:tu parles de "compartiment"... tu devrais aborder le sujet au niveau moléculaire... Si les deux compartiments étaient strictement électriquement neutre, les piles n'existeraient pas....

Je veux bien mais ou se trouvent les charges qui créent le champs électriques ? Qu'est ce qui crée le champs électrique dans si chacune des composantes de la pile semble être électriquement neutre ?
Il me semble qu'il n'y ait pas un excès ou défaut de charge quelque part qui pourrait créer un champs électrique.

Je sais que ce que tu me dis est 100% vrai car il expliquerait beaucoup de choses mais tant que je n'aurais pas des réponses a ces question je ne suis pas totalement convaincu.

sais-tu ce qu'est une réaction d'oxydo-réduction?

domi a écrit:sais-tu ce qu'est une réaction d'oxydo-réduction?

Oui.
On a deux espèce:
un oxydent qui a tendance a gagner des électrons.
un réducteur qui a tendance a perdre des électrons.
Si la règle de gamma est respectée il y a un échange d'électron entre les deux ..

Bon, et maintenant sias-tu comment fonctionne une pile de type alcalin, par exemple?

domi a écrit:Bon, et maintenant sias-tu comment fonctionne une pile de type alcalin, par exemple?

Je sais décrire ce qui se passe mais je ne sais pas pourquoi/comment la réaction a lieu puisqu'il n'y a pas de contact.

Bien sur que si il y a contact ! c'est le rôle de l'électrolyte d'assurer la migration des électrons....

domi a écrit:Bien sur que si il y a contact ! c'est le rôle de l'électrolyte d'assurer la migration des électrons....

Je voulais dire qu'il n'y a pas de contact direct. C'est pas comme si on plongeais une lame de zinc dans une solution contenant des ions Cu2+.
J'arrive pas a imaginer cette réaction "a distance".

Qmath a écrit:

domi a écrit:Bien sur que si il y a contact ! c'est le rôle de l'électrolyte d'assurer la migration des électrons....

Je voulais dire qu'il n'y a pas de contact direct. C'est pas comme si on plongeais une lame de zinc dans une solution contenant des ions Cu2+.
J'arrive pas a imaginer cette réaction "a distance".

Bonjour,
Que l'electrolyte soit un liquide ou un gel ou encore un solide, cela ne change en rien le principe: c'est un milieu qui permet l'échange d'électrons!
Je ne vois pas ce qui te perturbe dans cette réaction! car, à mon sens toutes les réactions chimiques sont "à distance". La quasi-totalité des réactions chimiques nécessitent un solvant pour assurer la mobilité de molécules ou des électrons.

As-tu déjà vu une coupe réelle ou schématique d'une pile alcaline ou d'une pile Leclanché?

domi a écrit:

Qmath a écrit:

domi a écrit:Bien sur que si il y a contact ! c'est le rôle de l'électrolyte d'assurer la migration des électrons....

Je voulais dire qu'il n'y a pas de contact direct. C'est pas comme si on plongeais une lame de zinc dans une solution contenant des ions Cu2+.
J'arrive pas a imaginer cette réaction "a distance".

Bonjour,
Que l'électrolyte soit un liquide ou un gel ou encore un solide, cela ne change en rien le principe: c'est un milieu qui permet l'échange d'électrons!
Je ne vois pas ce qui te perturbe dans cette réaction! car, à mon sens toutes les réactions chimiques sont "à distance". La quasi-totalité des réactions chimiques nécessitent un solvant pour assurer la mobilité de molécules ou des électrons.

As-tu déjà vu une coupe réelle ou schématique d'une pile alcaline ou d'une pile Leclanché?

J'ai vu juste le schema d'une pile zinc-cuivre.

Voici un lien vers une page qui pourrait t'eintéresser : http://www.web-sciences.com/fichests/fiche28/fiche28.php

domi a écrit:Voici un lien vers une page qui pourrait t'eintéresser : http://www.web-sciences.com/fichests/fiche28/fiche28.php

J'ai déjà vu cette page dans mes recherches. Mais elle n'explique pas pourquoi la réaction a lieu ... En cours de chimie cela se justifie par la règle de gamma. Mais comment explique t-on cet échange d'électron en physique (avec des champs ,...) ? Pourrais tu m'expliquer ?

la règle de gamma (que je ne connais pas!!) est une règle, pas une justification du mouvement électronique. Et la page en question est une bonne approche, au niveau lycée, du système redox qui explique le fonctionnement de la pile.
Une règle essentielle en science c'est le principe de simplicité, le "rasoir d'Occam". On ne mobilise pas la notion de champ électrique pour expliquer le principe de la pile saline, alors que les notions de redox suffisent....

domi a écrit:la règle de gamma (que je ne connais pas!!) est une règle, pas une justification du mouvement électronique. Et la page en question est une bonne approche, au niveau lycée, du système redox qui explique le fonctionnement de la pile.
Une règle essentielle en science c'est le principe de simplicité, le "rasoir d'Occam". On ne mobilise pas la notion de champ électrique pour expliquer le principe de la pile saline, alors que les notions de redox suffisent....

Oui c'est ce que je voulais dire : Comment justifier physiquement ... ?

Je change donc ma question, les notions redox peuvent-il être justifie en termes de champs, potentiels, ... ? Je ne sais de ce qui en est pour les études supérieurs mais en tout cas a mon niveau les notions redox sont plus des règles qu'une théorie.

En prépa, et au moins jusqu'au master, les réactions de redox sont justifiées apr la notion de potentiel d'oxydoréduction, qui est une grandeur thermodynamique. On en fait pas intervenir la notion de champs..
Si le sujet t'intéresse au niveau universitaire, tu peux consulter le cours de chimie physique de paul Arnaud, une référence en la matière, au chapitre 18.

domi a écrit:En prépa, et au moins jusqu'au master, les réactions de redox sont justifiées apr la notion de potentiel d'oxydoréduction, qui est une grandeur thermodynamique. On en fait pas intervenir la notion de champs..
Si le sujet t'intéresse au niveau universitaire, tu peux consulter le cours de chimie physique de paul Arnaud, une référence en la matière, au chapitre 18.

Donc a ce que je comprend après un master les réactions d'oxydoréduction sont justifier par les champs (ou autres... )?

J'aimerais avoir une petite explication: En physique, quand on parle de potentiel, cela suppose l'existence d'un champs électrique et de particule chargées dans ce champs. En chimie on parle de potentiel d'oxydoréduction d'un couple. Est ce un abus de langage ? Parce que je ne vois pas de champ électrique, de plus on parle de potentiel d'un couple donc de deux "espèce" alors qu'on devrait normalement parle du potentiel d'un champ en un point de l'espace. Parle -t-on du même "concept" ou bien ce sont deux "concepts" différents ?

J'ai posée la question a mon prof de chimie mais il n'a pas su me répondre. Alors comme je pense que tu es infaillible je pense que tu pourrais m'aider.

Ciel non, je ne suis pas infaillible! Et ici, il s'agirait plutôt d'omniscience, ce que je n'ai pas non plus malheureusement...

Ton incompréhension provient de la définition que tu donnes au mot "potentiel". Un potentiel ne suppose pas du tout l'existence d'un champ électrique ou de particules chargées! Tu as sans doute entendu parler de potentiel de gravitation....
En fait un potentiel est un objet mathématique, un scalaire ou un vecteur, qui définit un champ (en tant qu'objet mathématique, pas forcément physique), respectivement un champ de gradient ou de rotationnel. Je ne rentre pas dans les détails mathématiques qui ne te diraient pas grand chose.

Il existe par exemple un potentiel électrostatique (celui auquel tu fais allusion), un potentiel gravitationnel, ou d'autres potentiels qui créent des champs plus ou moins exotiques.
Le potentiel thermodynamique (et chimique - celui des équations rédox) découle de la même définition mathématique, mais sur des fonctions d'état des systèmes (en fait l'énergie libre dans ce cas).

Ah ok! J'ignorais l'existence du potentiel thermodynamique... et j'ai donc pensé que le potentiel d'un couple redox était un potentiel électrique par élimination

(Pour savoir si j'ai bien compris la notion de potentiel :Dans un champ gravitationnel le potentiel est donne par g*h ?)

Domi si je ne me trompe pas, on calcule la tension d'une pile en soustrayant les potentiel des 2 couples redox qui la forment. Donc la difference de deux potentiel thermodynamique est une diffrence de potentiel electrique ?

/* Domi est ce que l'on s'approche de la reponse a la question initiale ? */

Qmath a écrit:Ah ok! J'ignorais l'existence du potentiel thermodynamique... et j'ai donc pensé que le potentiel d'un couple redox était un potentiel électrique par élimination

Le potentiel thermodynamique est une notion de thermodynamique qui se calcule sur des fonctions d'état. Le résultat pratique est une différence de potentiel électrique celui-là, car une pile fournit bien une ddp! Note bien d'ailleurs qu'on ne mesure jamais un potentiel, mais une différence entre deux potentiels. cela vient d'un fait qu'un potentiel résulte d'une intégration et est donc défini à une constante près...

(Pour savoir si j'ai bien compris la notion de potentiel :Dans un champ gravitationnel le potentiel est donne par g*h ?)

pas vraiment ! la force de gravitation, dont tu dois connaitre la forme, dérive d'une fonction que l'on nomme "potentiel de gravitation". Sachant que la force de gravitation est en 1/r², quelle est la forme du potentiel, en fonction de r? petit problème de dérivation/intégration...

Domi si je ne me trompe pas, on calcule la tension d'une pile en soustrayant les potentiel des 2 couples redox qui la forment. Donc la difference de deux potentiel thermodynamique est une diffrence de potentiel electrique ?

non pas vraiment ! je t'ai dit que le potentiel thermodynamique était une fonction d'état d'un système. Ce n'est pas aussi simple que ça! C'est pour ça que l'on se contente de règles de calcul simples et pratiques. Et puis c'est de l'électrochimie et la cuisine des électrochimistes...

pour en revenir à ta question initiale:

Qmath a écrit:
Je viens de lire dans un livre en anglais ce qu'était le potentiel électrique (sans pour autant savoir le calculer) et d'après ce que j'ai compris c'est l'energie potentielle qu'a une charge de 1C dans un champs électrique.

Et bien non! Le potentiel électrostatique n'est pas l'énergie potentielle d'une charge dans un champ!
Comme je viens de te le dire, le potentiel électrique (qui est un scalaire) est une fonction qui définit le champ électrique (E = -gradV). C'est une caractéristique attachée à un point de l'espace et à la distribution de charges qui l'entoure. L'énergie potentielle se calcule à partir du travail à fournir pour déplacer une charge test d'un point de potentiel donné à un autre point de potentiel donné.
Bien que certains fassent l'amalgame, il ne faut pas confondre la notion de potentiel et d'énergie potentielle.

Je cite Halliday-Resnick-Walker

The potential energy per unit charge U/q0 is independent of the value of q0
and has a unique value at every point in an electric field. This quantity U/q0 is
called the electric potential (or simply the potential) V.

Le potentiel electrique c'est l'energie potentiel/charge et donc est assimilable a l'energie potentielle d'une charge de 1C non ?

Non, on ne peut pas assimiler le potentiel électrostatique en un point de l'espace et l'énergie électrostatique, bien que ces deux grandeurs soient liées par une relation simple V(M) = E(m)/q, q étant la charge de la particule de test.
l'énergie potentielle électostatique s'exprime à partir du travail généré ou consommé par la circulation d'une charge dans un champ électrique. Dans la définition ci-dessus, elle dépend du potentiel, mais n'existerait pas sans la présence de la charge de test.
Le potentiel dépend lui de la distribution des charges, qui créent le champ électrique qui dérive du potentiel. Il ne dépend pas de la présence ou non de la charge de test, mais uniquement de celle des charges génératrices du champ.
Note que ces deux grandeurs n'ont pas la même dimension.