Systèmes électrochimiques et prévisions de réactions
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Questions and Answers

Quel type de système électrochimique est caractérisé par une intensité nulle dans l'intervalle de potentiel autour de Eeq?

  • Système d'électrolyse
  • Système équimolaire
  • Système rapide
  • Système lent (correct)

    • Lors de l'électrolyse, que se passe-t-il lorsque Eimposé est supérieur à Eéquilibre?

  • Rien ne se passe
  • Réduction est favorisée
  • Oxydation se produit (correct)
  • Les ions ne se déplacent pas

    • Quelle affirmation est correcte concernant les réactions électrochimiques?

  • L'oxydant le plus fort réagit en premier
  • Les courants en électrolyse sont dus aux électrons uniquement
  • L'oxydant le plus faible réagit en premier (correct)
  • Le réducteur le plus faible réagit en premier

    • Quelle est la caractéristiques des systèmes rapides en électrochimie?

    <p>L'intensité est constante</p> Signup and view all the answers

    Quelle méthode utilise une électrode à goutte de mercure?

    <p>Potentiométrie</p> Signup and view all the answers

    Quelle affirmation est fausse concernant les réactions anode et cathode en électrolyse?

    <p>La cathode est le site de l'oxydation</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la relation entre le courant et le déplacement des ions en solution?

    <p>Le courant est dû aux ions se déplaçant et aux électrons dans le circuit</p> Signup and view all the answers

    Dans un système lent, quel est le comportement de l'intensité?

    <p>Intensité est nulle</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'électrode de référence utilisée pour les mesures potentiométriques au calomel saturé ?

    <p>Électrode au calomel saturé Hg/Hg2Cl2/KCl</p> Signup and view all the answers

    Quel potentiel est associé à l'électrode AgCl/Ag dans un milieu saturé en KCl ?

    <p>0.24 V</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la relation qui fait intervenir le coefficient potentiométrique de L'évaluation des interférons en sélectivité ?

    <p>Relation de Nikolsky-Eisenman</p> Signup and view all the answers

    Quel est le potentiel (E) de l'électrode au sulfate mercureux par rapport à l'électrode normale d'hydrogène (ENH) ?

    <p>0.68 V</p> Signup and view all the answers

    Dans quel contexte l'électrode au calomel saturé est-elle utilisée pour le dosage des ions Fe2+ ?

    <p>Par Ce4+</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi l'électrode normale d'hydrogène n'est-elle pas pratique dans certaines situations ?

    <p>En raison de sa constitution délicate</p> Signup and view all the answers

    Quel est le principal inconvénient de l'utilisation du mercure dans les électrodes ?

    <p>Il est toxique</p> Signup and view all the answers

    Quel est le potentiel de l'électrode normale d'hydrogène dans un milieu acide fort ?

    <p>0.00 V</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'un des effets d'un barbotage à N2 dans une solution?

    <p>Éliminer l'oxygène dissous.</p> Signup and view all the answers

    Quel type d'électrode est souvent utilisée en polarographie et a la capacité de se renouveler?

    <p>Électrode de mercure.</p> Signup and view all the answers

    Quelle molécule peut être ajoutée pour éliminer l'effet maxima lors d'une analyse électrochimique?

    <p>Gélatine.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle principal des vagues de réduction dans une mesure électrochimique?

    <p>Mesurer l'oxygène dissous.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la plage de concentration généralement mesurée avec une électrode de mercure?

    <p>$10^{-3} ext{ mol/L}$ à $10^{-5} ext{ mol/L}$</p> Signup and view all the answers

    Quel type de polarographie utilise un courant direct échantillonné?

    <p>Polarographie à courant direct échantillonné.</p> Signup and view all the answers

    Quel phénomène est associé à la mesure de très faibles intensités avec une électrode de mercure?

    <p>Des mesures d'intensité très faible.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'une des caractéristiques de l'électrode de mercure en relation avec la reproductibilité des analyses?

    <p>Elle permet une bonne reproductibilité des analyses.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le principal avantage de la méthode de polarographie impulsionnelle (DPP) par rapport à d'autres méthodes?

    <p>Elle a la meilleure sensibilité et une courbe facile à interpréter.</p> Signup and view all the answers

    Quel paramètre caractérise l'élément électrochimique dans la polarographie impulsionnelle?

    <p>Le potentiel où le courant différentiel augmente.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la nature de l'application du potentiel lors de la méthode DPP?

    <p>Surimposition d'une impulsion sur une rampe linéaire de potentiel.</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'une des caractéristiques des courants générés par la DPP?

    <p>Ils varient en fonction de la vitesse de balayage.</p> Signup and view all the answers

    Quelle assertion est vraie concernant la méthode NPP par rapport à la DPP?

    <p>NPP adopte un E linéaire combiné à une impulsion.</p> Signup and view all the answers

    Quelle concentration correspond à un courant différentiel de -6 mg L-1?

    <p>-6 mg L-1</p> Signup and view all the answers

    La polarographie impulsionnelle est utilisée principalement pour analyser quel type d'élément?

    <p>Des ions métalliques en solution.</p> Signup and view all the answers

    Quel est un inconvénient potentiel de la méthode DPP?

    <p>Une interprétation complexe des résultats.</p> Signup and view all the answers

    Quelle méthode implique des ajouts multiples dans l'analyse quantitative ?

    <p>Méthode des ajouts dosés</p> Signup and view all the answers

    Dans la méthode des ajouts dosés, quel est le rôle principal de la quantité ajoutée ?

    <p>Augmenter significativement le courant</p> Signup and view all the answers

    Comment on simplifie le rapport $\frac{ix}{ie}$ dans les ajouts dosés ?

    <p>En isolant $K$</p> Signup and view all the answers

    À quoi correspond la variable $y$ dans l'équation de la méthode des ajouts multiples ?

    <p>Le courant mesuré</p> Signup and view all the answers

    Quel est le modèle de la ligne de régression pour les ajouts multiples ?

    <p>$y = 43,8x + 2,923$</p> Signup and view all the answers

    Quel coefficient de détermination R² indique une bonne corrélation dans les ajouts multiples ?

    <p>0,9989</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que la méthode d'ion pilote permet d'étudier ?

    <p>La concentration à partir de signal de courant</p> Signup and view all the answers

    Quelle équation représente le lien entre le courant et la concentration dans les ajouts dosés ?

    <p>$ix = KC_x$</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Systèmes lents et rapides

    • Les systèmes électrochimiques lents sont caractérisés par une énergie d'activation (Ea) supérieure à l'énergie cinétique (Ec) des molécules.
    • Ils présentent une surtension, c'est-à-dire une différence de potentiel entre la valeur théorique et la valeur expérimentale.
    • L'oxydation et la réduction ne se produisent pas simultanément.
    • L'intensité du courant est nulle dans l'intervalle de potentiel entre le potentiel d'équilibre (Eeq) et le potentiel appliqué.

    Prévisions de réactions

    • Pour prédire le déroulement d'une réaction électrochimique, il est nécessaire de connaître les courbes de polarisation (i=f(E)) et les potentiels standards des couples redox impliqués.
    • L'oxydant le plus faible réagit en premier, tandis que le réducteur le plus fort réagit également en premier.
    • En électrolyse, une différence de potentiel imposée (ΔEimposée) supérieure à la différence de potentiel standard (ΔE0) des couples redox est nécessaire pour déclencher la réaction. Cette condition correspond à Ea > Eeq et Ec < Eeq.

    Courant dans les systèmes électrochimiques

    • Le courant est dû au déplacement des ions dans les solutions sous l'effet du champ électrique et des électrons dans le circuit.
    • Différents types de courant peuvent être observés :
      • courant migratoire (im) : déplacement des ions sous l'effet du champ électrique
      • courant diffusionnel (id) : déplacement des ions selon la concentration et le potentiel chimique
      • courant cinétique (ic) : déplacement des ions sous l'effet de l'agitation et d'autres facteurs

    Piles et électrolyses

    • Les piles fonctionnent comme des générateurs, convertissant l'énergie chimique en énergie électrique.
    • Les électrolyses fonctionnent comme des récepteurs, convertissant l'énergie électrique en énergie chimique.
    • Un potentiel imposé supérieur au potentiel d'équilibre provoque une oxydation.
    • Un potentiel imposé inférieur au potentiel d'équilibre provoque une réduction.
    • L'oxydation se produit toujours à l'anode, tandis que la réduction se produit toujours à la cathode.
    • En électrolyse, l'anode est connectée au pôle positif de la source de courant et la cathode au pôle négatif.
    • L'électrolyse impose un courant continu.

    Potentiométrie

    • La potentiométrie est une technique analytique basée sur la mesure du potentiel d'une électrode indicatrice par rapport à une électrode de référence.
    • Pour les systèmes rapides, l'intensité du courant est nulle (i=0).
    • Pour les systèmes lents et rapides, l'intensité du courant est constante (i=cte) et imposée.
    • La potentiométrie peut être utilisée pour effectuer des dosages.

    Electrode de référence

    • Plusieurs types d'électrodes de référence sont utilisés, notamment :
      • Electrode normale à hydrogène (ENH)
      • Electrode Ag/AgCl
      • Electrode au calomel saturé (ECS)
      • Electrode au sulfate mercureux

    Electrode normale à hydrogène (ENH)

    • Basée sur la mesure du potentiel d'oxydoréduction du couple H+/H2 à une électrode inattaquable de platine.
    • Fonctionne en milieu acide fort.
    • La pression du dihydrogène est maintenue constante par barbotage.
    • La constitution de l'ENH est délicate et sa présence de KCl saturée (3.5-4M) est nécessaire pour une stabilité du potentiel à 0.22V.

    Electrode Ag/AgCl

    • L'élément de référence interne des électrodes de verre.
    • Le potentiel est donné par la formule : E(AgCI/ Ag) = E0 (AgCI/Ag) - 0.06 log [Cl-]
    • E0 (AgCI/Ag) = E0 (Ag+/Ag) + 0.06 log Ps.

    Electrode au calomel saturé (ECS)

    • Présence de KCl saturée -> E=0.24V.
    • Couple : Hg2Cl2/Hg.
    • Utilisée pour le dosage des ions Fe2+ par Ce4+.
    • Le potentiel d'équilibre est donné par la formule : Eéq = E0 (Hg2Cl2/Hg) - 0.06 log[CI-] 2.Eéq = E0 (Hg22+/Hg) + (0.06 /2) log Ps.

    Electrode au sulfate mercureux

    • Système : Hg, Hg2SO4, K2SO4.
    • E= 0.68V/ENH.
    • Concentration saturée de K2SO4.
    • Il y a des contraintes concernant l'utilisation du mercure (toxique).
    • Utilisée pour le dosage argentimétrique des ions I- et Cl- (pas ECS car contient KCl).
    • Utilisée pour le titrage des ions Fe2+ par Ce4+.
    • Un barbotage d'azote (N2) est nécessaire pour éliminer l'oxygène (O2) qui représente 2 vagues de réduction qui perturbent le potentiel de demi-vague (E1/2).

    Elimination des effets maxima

    • Après 10 minutes de dégazage, un courant résiduel est observé.
    • Pour éliminer l'effet maxima, il est nécessaire d'ajouter une molécule à haut poids moléculaire, par exemple, un tensioactif, de la gélatine, ou de l'empois d'amidon.

    Polarographie

    • La polarographie est une technique électroanalytique basée sur l'étude du courant qui traverse une électrode à goutte de mercure.
    • La polarographie permet de doser des cations oxydants.
    • L'électrode à goutte de mercure est renouvelable à chaque seconde, ce qui permet d'obtenir une bonne reproductibilité des analyses.
    • Les mesures d'intensité sont très faibles, de l'ordre de 5 x 10-5 A.
    • Le mercure est un métal noble facilement purifié.

    Types de polarographie

    • Polarographie à courant direct (DCP)
    • Polarographie à courant direct échantillonné (DCTP)
    • Polarographie impulsionnelle différentielle (DPP)

    Différences de sensibilité

    • DPP a la meilleure sensibilité et une courbe facile à interpréter.
    • Les autres méthodes, DCP et DCTP, ont une sensibilité inférieure.

    Applications quantitatives

    • Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour l'analyse quantitative:
      • Comparaison directe
      • Etalonnage externe
      • Méthodes des ajouts dosés :
        • Un seul ajout
        • Ajouts multiples
      • Méthode d'ion pilote

    Méthode des ajouts dosés

    • Un seul ajout: On divise le courant après ajout par le courant initial pour simplifier K et obtenir la concentration inconnue.
    • Ajouts multiples: La quantité ajoutée doit nécessairement augmenter le courant de manière significative.

    Comparaison directe

    • On détermine la concentration en remplaçant y (le courant) par 0 dans l'équation du graphique (y= ax + b).

    Ajouts multiples

    • On détermine la concentration en utilisant l'équation du graphique (y= ax + b).
    • R^2 est un indicateur de la qualité du modèle.

    Conclusion

    • Les systèmes électrochimiques sont utilisés dans de nombreuses applications, notamment les piles, les électrolyses, les capteurs chimiques et les dosages.
    • La connaissance des différents types de systèmes électrochimiques, des techniques d'analyse et des méthodes de mesure est essentielle pour la compréhension et l'utilisation de ces systèmes.

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    Description

    Ce quiz aborde les concepts des systèmes électrochimiques lents et rapides. Il couvre également la prédiction des réactions électrochimiques en se basant sur les potentiels et les courbes de polarisation. Testez vos connaissances sur ces sujets clés en électrochimie.

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