L'énergie chimique - Cours : 11ème Harmos

Cours pour la 11eme Harmos : L’énergie chimique

Chapitre 5 – L’énergie chimique

Thème 3 : L’énergie et ses conversions
Module 6-L’énergie

I/ L’énergie chimique et ses conversions

Activité documentaire : Quelques conversions de l’énergie chimique

L’énergie chimique est contenue dans la matière. L’unité légale est le joule (J).
Elle peut être convertie lors de transformations chimiques en :
énergie cinétique (par un muscle)
énergie thermique (réaction du sulfate de cuivre avec zinc)
énergie lumineuse (par un ver luisant)
Cette conversion de l’énergie chimique est schématisée par un diagramme énergétique (ou une chaîne énergétique) suivant (voir Ch2-Module 6) :

Exemple : Les muscles

II/ La pile électrochimique

Activité expérimentale : Fabrication une pile

Une pile électrochimique est constituée de deux métaux différents plongés dans une solution appelée électrolyte.

Dans une pile, l’énergie mise en jeu provient d’une transformation chimique. Lorsque la pile fonctionne, l’énergie chimique initialement contenue dans les réactifs est convertie en énergie électrique et thermique.
Les réactifs sont le réservoir d’énergie chimique, leur consommation entraîne l’usure de la pile.
Les piles peuvent être déposées dans des bacs de collecte afin d’être recyclées. Certaines d’entre elles contiennent des substances nocives pour la santé et l’environnement, et les métaux utilisés pour leur fabrication ne constituent pas une ressource inépuisable.

Exemple : pile zinc/cuivre

Lorsqu’on plonge une lame de zinc et une lame de cuivre dans une solution de sulfate de cuivre et qu’on relie un circuit, on observe que le courant circule du cuivre vers le zinc donc le cuivre correspond à la borne positive et le zinc la borne négative :

– du zinc et des ions cuivre disparaissent.

– des ions zinc et du cuivre sont formés.

on a l’équation suivante : Zn + Cu²⁺ -> Zn ²⁺ + Cu

Grâce à l’équation, on remarque que pour former du cuivre, il faut que ces ions gagnent deux électrons de telle sorte que Cu²⁺ + 2e^– -> Cu. Les électrons issus de l’ionisation du zinc (Zn = Zn²⁺ + 2e^–) partent donc de la borne négative pour arriver à la borne positive.

Ces électrons libres de se déplacer sont responsables de la conduction électrique dans les solides.

Ils se déplacent donc dans le sens inverse du courant conventionnel, c’est-à-dire de la borne négative vers la borne positive.

La conduction dans la solution est assurée par le mouvement des ions (Voir Ch.7-Module 1).

Fonctionnement d’une pile Cuivre-Zinc

Dans ce chapitre 5 consacré aux « L’énergie chimique », vous trouverez :