Transformations chimiques forcées

Une réaction d'oxydoréduction spontanée a lieu dans un sens bien déterminé entre l'oxydant d'un couple et le réducteur d'un autre couple. Le système chimique se rapprochant de son état d'équilibre, cette réaction ne peut pas s'inverser naturellement.

Exemple :

Pour les couples ${\text{I}}_2(\text{aq})/{\text{I}}^{-}(\text{aq})$ et ${\text{Zn}}^{2+}(\text{aq})/\text{Zn(s)}$ :

Sens de la réaction spontanée : $\text{Zn(s)}+{\text{I}}_2(\text{aq})\to 2{\text{I}}^{-}(\text{aq})+{\text{Zn}}^{2+}(\text{aq})$

Sens de la réaction forcée : $2{\text{I}}^{-}(\text{aq})+{\text{Zn}}^{2+}(\text{aq})\to \text{Zn(s)}+{\text{I}}_2(\text{aq})$

Ce qui implique les réactions aux électrodes :
${\text{Zn}}^{2+}(\text{aq})+2{\text{e}}^{-}\to \text{Zn(s)}$ (sens de la réduction)

• Une oxydation a lieu à l'anode (les deux mots commencent par une voyelle).
• Une réduction a lieu à la cathode (les deux mots commencent par une consonne).

L'électrode reliée à la borne positive du générateur capte les électrons libérés à la surface de l'électrode : une oxydation a donc lieu (anode). Pour l'électrode reliée à la borne négative, celle-ci libère les électrons à sa surface : une réduction s'y déroule (cathode).

On étudie un électrolyseur constitué d'une cathode en zinc baignant dans une solution contenant des ions ${\text{Zn}}^{2+}(\text{aq})$. Établir l'expression de la quantité de $\text{Zn(s)}$.

• Les demi-équations électrochimiques aux électrodes s'écrivent avec un signe « $\to$ » et représentent de façon symbolique le transfert d'électrons à la surface. Il faut toujours les écrire en plaçant à droite le produit obtenu à chaque électrode par électrolyse.

Les électrons ne sont pas libérés dans l'électrolyte, les réactions d'échange (oxydation ou réduction) ont lieu à l'interface entre l'électrode (conductrice) et l'électrolyte.

En raison de leur taille, les piles stockent peu d'énergie chimique et fournissent donc une énergie électrique limitée. Elles contiennent des électrolytes et électrodes polluants (nickel, cadmium, etc.) qui en font des déchets dangereux pour l'environnement.

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Certaines réactions d'oxydoréduction sont forcées par un facteur extérieur, différent du courant électrique.