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Quelle est la représentation conventionnelle correcte pour une demi-cellule constituée d'un morceau d'argent métallique placé dans une solution d'ions argent ? (A) Ag+ aqueux, un molaire, barre, Ag solide. (B) Ag solide, barre, Ag+ aqueux. (C) Ag solide, barre, Ag+ aqueux, un molaire. (D) Ag solide, slash, Ag+ aqueux, un molaire. Ou (E) Ag solide, antislash, Ag+ aqueux.
Pour répondre à cette question, discutons des propriétés des demi-cellules.
En électrochimie, une demi-cellule fait référence à une électrode placée dans une solution d’ions. Deux demi-cellules correctement connectées constituent une cellule électrochimique capable de convertir l’énergie chimique en énergie électrique ou vice versa. Nous nous intéressons aux cellules galvaniques, qui convertissent spécifiquement l’énergie chimique en énergie électrique. Regardons le schéma pour visualiser une cellule galvanique.
Ici, nous voyons des morceaux de zinc et de cuivre placés dans une solution. Chaque bécher agit ainsi comme une demi-cellule. Les pièces de métal agissent comme des électrodes pour transférer la charge vers et depuis les solutions dans les béchers. Le pont salin contient une espèce ionique non réactive, comme le KNO3, pour aider à compléter le circuit. Cependant, dans ce schéma, nous avons un voltmètre à haute résistance attaché aux électrodes. Cela empêche les électrons de se déplacer mais nous permet de mesurer la différence de potentiel entre les deux demi-cellules créée par la différence de leur tendance à être réduire.
Regardons maintenant le schéma où nous avons remplacé le voltmètre par un fil. Dans cet exemple, le zinc subit une oxydation et le cuivre subit une réduction. Par définition, la demi-cellule de zinc est l’anode et la demi-cellule de cuivre est la cathode. Si nous suivons le flux d’électrons, nous pouvons voir que les ions zinc pénètrent dans la solution, tandis que les électrons traversent le fil et se combinent avec les ions cuivre pour former le cuivre solide.
Vous pouvez voir ici les demi-réactions écrites à chaque borne. En regardant de plus près les équations chimiques, en combinant les deux demi-réactions, nous pouvons arriver à l'équation d'oxydoréduction complète. Nous devons noter que, comme les électrons s'annulent, nous n'avons pas besoin de les écrire dans l'équation. Pour simplifier le dessin de cellules, nous pouvons dessiner la représentation conventionnelle de la cellule, dont nous avons besoin pour répondre à la question.
Puisque la seule information qui nous est donnée est que nous avons une demi-cellule d'argent métallique et d'ions argent, nous allons écrire la demi-cellule montrant le processus d'oxydation. On commence par écrire le métal solide et on le fait suivre d'une ligne verticale ou d'une barre représentant la limite de phase. Nous écrivons ensuite l'ion correspondant, en veillant à noter la concentration et à préciser qu'il s'agit d'une solution aqueuse.
À ce stade, nous devrions être en mesure de revoir la question et d'y répondre. Quelle est la représentation conventionnelle correcte pour une demi-cellule constituée d'un morceau d'argent métallique placé dans une solution d'ions argent ? Et en utilisant les techniques de notation standard que nous avons décrites pour les demi-cellules, nous pouvons choisir (C) comme réponse correcte : Ag solide, barre, Ag+ aqueux, un molaire.
