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UN GENERATEUR ELECTROCHIMIQUE: LA PILE

I.  La pile Leclanché

Une pile Leclanché est constituée par :

  • Un tube de métal blanc brillant : le zinc qui constitue la borne négative de la pile ;
  • Un électrolyte : le chlorure d’ammonium ;
  • Une tige de graphite dans l’axe du tube plongée dans la substance noire (solide noir + dioxyde de manganèse).

Cette tige constitue la borne positive de la pile.

Remarque :
Si on observe une pile usagée, on constate que le cylindre de zinc a perdu son éclat métallique, il est rongé par endroit et recouverte d’une poudre blanche.
On peut donc dire que du zinc est consommé quand une pile fonctionne.

Schéma d’une pile Leclanché

II.  Expérience avec ue pile usagée

On introduit des fragments du cylindre d’une pile usagée dans de l’eau ; puis on filtre la solution obtenue.

Quand on verse de la soude dans la solution, il se forme un précipité blanc d’hydroxyde de zinc.

Ce test permet de déceler la présence d’ion zinc dans une solution.

Conclusion :

  • Les ions zinc présents autour du cylindre d’une pile usagée proviennent des atomes de zinc qui ont perdu chacun deux électrons.

              $Zn → Zn^{2+} + 2e^{-}$

  • On peut dire qu’une pile consomme du zinc quand elle fonctionne, car les atomes de zinc se sont transformés en ion zinc avec libération des électrons.

III.  Fonctionnement d'une pile

Quand on relie les deux bornes d’une pile à un récepteur par l’intermédiaire de conducteur électrique, les électrons libérés par la transformation du zinc en in zinc circulent dans les fils conducteurs (de la borne négative) vers la tige de graphite. Ils sont ensuite captés par le dioxyde de manganèse en présence du chlorure d’ammonium.

Conclusion

Le courant électrique à l’intérieur de la pile est constitué par le déplacement d’électrons dans les fils conducteurs de la borne – vers la borne +. Les électrons se déplacent en sens contraire du sens conventionnel du courant.

Remarque :

  • Les électrons ne circulent pas dans les électrolytes
  • Une pile plate est constituée par 3 éléments de pile Leclanché monté en série.