Tle'SPE PC - S4 - Présentation

Tle'SPE PC3

S4 : Piles et oxydoréduction

Présentation

START

SOMMAIRE DE LA présentation

Prérequis

Contextualisation

Activités

Objectifs

Mots clés

Groupes / ORAUX

Culture scientifique

Orientation et fiche métier

Evaluations

Prérequis de la S4

Learning apps : Équations d'oxydoréduction

Learning apps : Demi équation d'oxydoréduction

Contextualisation

Dans de nombreux objets du quotidien, des réactions chimiques permettent de produire de l’énergie électrique. C’est le principe des piles, qui transforment l’énergie chimique en énergie utilisable pour alimenter une lampe, un téléphone ou même un véhicule. L’étude des réactions d’oxydoréduction est au cœur de cette séquence : comprendre comment des électrons circulent d’un réducteur vers un oxydant à travers un circuit extérieur, pourquoi une pile s’use au cours du temps, et comment on peut prévoir sa tension et sa capacité électrique. Ces notions trouvent des applications concrètes, de la pile de Daniell expérimentée au laboratoire jusqu’aux piles à combustible, mais aussi dans la protection des métaux contre la corrosion, par exemple avec les anodes sacrificielles qui préservent la coque des navires.

Mots clés

Polarité

Tranfert d'électrons

Pile et demi-pile

Usure d'une pile

Capacité d'une pile

objectifs

• Citer des oxydants et des réducteurs usuels : eau de Javel, dioxygène, dichlore, acide ascorbique, dihydrogène, métaux.

• Modéliser et schématiser, à partir de résultats expérimentaux, le fonctionnement d’une pile.

• Justifier la stratégie de séparation des réactifs dans deux demi-piles et l’utilisation d’un pont salin.

• Illustrer un transfert spontané d’électrons par contact entre réactifs et par l’intermédiaire d’un circuit extérieur.

• Réaliser une pile, déterminer sa tension à vide et la polarité des électrodes, identifier la transformation mise en jeu, illustrer le rôle du pont salin.

Activités

• Activité 1 : Pile et breaking bad

Culture scientifique

• L'hydrogène, énergie du futur ?

• Histoire des sciences – De Volta à Faraday

• Raconte moi ta thèse !

Orientation et fiche métier

• Ingénieur / Ingénieure R et D en énergies renouvelables

• Technicien / Technicienne en traitement des matériaux

• Talent CNRS / Maria Vanessa Fierro Pastor, chercheuse en sciences des matériaux

Evaluations

• QCM S4 : Jeudi 02 Octrobre (à la maison)

• Evaluation formative S4 (Fonctionnement et capacité électrique d’une pile) : Jeudi 02 Octrobre

• Evaluation sommative S3 - S4 : Lundi 13 Octobre

L’hydrogène est aujourd’hui au centre des recherches sur les énergies propres. Utilisé dans une pile à combustible, il réagit avec le dioxygène de l’air pour produire de l’électricité, de la chaleur et de l’eau, sans émission de gaz à effet de serre.Ce principe repose sur une réaction d’oxydoréduction : l’hydrogène est oxydé à l’anode en libérant des électrons, tandis que le dioxygène est réduit à la cathode. Les électrons circulent dans un circuit extérieur, générant un courant électrique exploitable. Déjà utilisé pour propulser les fusées, l’hydrogène suscite un grand intérêt pour alimenter les véhicules électriques, stocker l’énergie issue des sources renouvelables et réduire la dépendance aux énergies fossiles.

tout savoir sur l'hydrogène

En 1800, le physicien italien Alessandro Volta met au point la première pile électrique, constituée d’une alternance de disques de zinc et de cuivre séparés par du carton imbibé d’électrolyte. Cette invention, la pile de Volta, marque la naissance de l’électricité moderne : elle permet de produire un courant continu et ouvre la voie à l’électrochimie.

Quelques années plus tard, le savant britannique Michael Faraday approfondit l’étude des phénomènes électrochimiques. Il énonce les lois de l’électrolyse (1834), établissant un lien quantitatif entre la charge électrique qui circule dans un circuit et la quantité de matière transformée.

Ces travaux fondateurs ont permis d’établir le vocabulaire encore utilisé aujourd’hui — anode, cathode, électrolyte — et posent les bases des technologies électrochimiques actuelles, des piles aux batteries en passant par l’électrolyse de l’eau pour produire de l’hydrogène.

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