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Lequel des produits suivants n’est pas susceptible d’être alimenté par une cellule primaire ? (A) Une voiture électrique, (B) un réveil, (C) un appareil photo reflex, (D) un jouet pour enfant, (E) une prothèse auditive.
Les cellules galvaniques sont des types de cellules électrochimiques qui produisent de l’énergie électrique à partir d’énergie chimique. Un exemple courant est celui d'une batterie. À l’intérieur des batteries, des réactions chimiques spontanées se produisent, qui produisent de l’électricité. Ces réactions d'oxydoréduction provoquent un passage d’électrons à travers un circuit externe et alimentent nos appareils. Il existe deux types de cellules galvaniques. Les cellules galvaniques primaires ne sont utilisées qu’une seule fois avant de devoir être jetées ou recyclées. Les cellules galvaniques secondaires peuvent être réutilisées. Les réactions chimiques qui se produisent à l’intérieur sont réversibles et ces batteries peuvent être rechargées. Nous allons examiner de plus près les cellules galvaniques primaires.
Voyons une pile au mercure comme exemple de cellule galvanique primaire. L’anode contient du zinc, et c’est là que l’oxydation a lieu. La cathode contient de l’oxyde de mercure, et c’est là que la réduction a lieu. Les électrons vont circuler de l’anode, l’électrode négative, à travers l’appareil et arriver à la cathode qui est positive. La solution d’hydroxyde de potassium entre l’anode et la cathode joue le rôle de pont salin. Elle complète le circuit en laissant passer les ions chargés, mais maintient les produits chimiques séparés.
Voyons les réactions chimiques dans la pile. Nous voyons que le zinc est oxydé en oxyde de zinc dans la demi-équation de l’anode. Et nous voyons que l’oxyde de mercure est réduit en mercure liquide dans la demi-équation de la cathode. Lors de l’écriture de l’équation globale, les électrons et les ions hydroxyde provenant de l’eau s’annulent et nous pouvons donc les ignorer. À mesure que l’oxyde de zinc et le mercure liquide sont produits, la pile s’épuise. Et une fois qu’il n’y a plus de réactifs, elle ne peut plus être utilisée.
Dans les cellules galvaniques secondaires, un courant externe peut être utilisé pour provoquer des réactions d'oxydoréduction en sens inverse. Les réactifs sont ainsi régénérés et la cellule peut être réutilisée. Cependant, dans les cellules galvaniques primaires, la conception de la cellule et les produits chimiques impliqués ne permettent pas à un courant externe de réinitialiser les processus redox. Puisque les réactions chimiques dans les cellules galvaniques primaires ne sont pas réversibles, les cellules galvaniques primaires ne sont pas rechargeables.
Par conséquent, si nous regardons la liste des options de la question, nous devons chercher l’élément qui est le plus susceptible de devoir être rechargé souvent. L’option (A) devrait être la plus évidente, car il est bien connu que les voitures électriques sont rechargeables. Les autres choix de réponses reposent tous sur des cellules galvaniques primaires. Comme ils n’ont pas besoin d’être rechargés, ce sont des réponses incorrectes. La bonne réponse est une voiture électrique.
