Une cellule galvanique et une cellule électrolytique sont deux types de cellules électrochimiques qui fonctionnent selon les principes des réactions d'oxydoréduction.Une cellule galvanique, également connue sous le nom de cellule voltaïque, convertit l'énergie chimique en énergie électrique par le biais d'une réaction chimique spontanée.Elle se compose de deux électrodes (anode et cathode) immergées dans un électrolyte, l'anode étant chargée négativement et la cathode positivement.En revanche, une cellule électrolytique utilise l'énergie électrique d'une source externe pour provoquer une réaction chimique non spontanée.Dans ce cas, l'anode est chargée positivement et la cathode est chargée négativement.Les piles galvaniques sont couramment utilisées dans les batteries, tandis que les piles électrolytiques sont utilisées dans des processus tels que la galvanoplastie et l'électrolyse.
Explication des points clés :
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Définition et objectif:
- Cellule galvanique:Convertit l'énergie chimique en énergie électrique par une réaction d'oxydoréduction spontanée.C'est une source d'énergie électrique.
- Cellule électrolytique:Convertit l'énergie électrique en énergie chimique en entraînant une réaction d'oxydoréduction non spontanée.Elle nécessite une source d'énergie externe.
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Conversion d'énergie:
- Cellule galvanique:Énergie chimique → Énergie électrique (processus spontané).
- Cellule électrolytique:Énergie électrique → Énergie chimique (processus non spontané).
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Charges d'électrodes:
- Cellule galvanique:L'anode est chargée négativement et la cathode est chargée positivement.
- Cellule électrolytique:L'anode est chargée positivement et la cathode est chargée négativement.
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Spontanéité de la réaction:
- Cellule galvanique:La réaction est spontanée, avec une énergie libre de Gibbs négative (ΔG < 0).
- Cellule électrolytique:La réaction est non spontanée, avec une énergie libre de Gibbs positive (ΔG > 0).
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Les applications:
- Cellule galvanique:Utilisé dans les piles, telles que les piles alcalines et les piles au lithium-ion, pour fournir de l'énergie portable.
- Cellule électrolytique:Utilisé dans des processus tels que la galvanoplastie, l'électrolyse de l'eau et la recharge des batteries rechargeables.
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Électrolyte et électrodes:
- Les deux cellules sont constituées de deux électrodes (anode et cathode) immergées dans une solution électrolytique.
- Dans une cellule galvanique, l'électrolyte facilite le flux d'ions pour maintenir l'équilibre des charges pendant la réaction d'oxydoréduction.
- Dans une cellule électrolytique, l'électrolyte sert de support à la migration des ions sous l'influence d'une tension externe.
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Rechargeabilité:
- Cellule galvanique:Peut être rechargeable (par exemple, batteries lithium-ion) ou non rechargeable (par exemple, piles alcalines à usage unique).
- Cellule électrolytique:Généralement non rechargeable ; il consomme de l'énergie pour entraîner des réactions chimiques.
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Potentiel de décharge:
- Cellule électrolytique:Nécessite un potentiel minimum (potentiel de décharge) pour initier l'électrolyse et décharger les ions aux électrodes.
- Cellule galvanique:Génère sa propre différence de potentiel grâce à la réaction d'oxydoréduction spontanée.
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Libération d'ions:
- Dans une cellule électrolytique, les cations (ions positifs) sont libérés à la cathode et les anions (ions négatifs) sont libérés à l'anode.
- Si plusieurs ions sont présents, l'ion ayant le potentiel de réduction le plus élevé est libéré à la cathode, et l'ion ayant le potentiel de réduction le plus faible est libéré à l'anode.
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L'équilibre dans les cellules électrochimiques:
- Une cellule électrochimique en équilibre se situe entre une cellule galvanique et une cellule électrolytique, le courant ne circulant pas lorsque la force contre-électromotrice équilibre la réaction.
En comprenant ces points clés, il est possible de différencier les cellules galvaniques et électrolytiques et d'apprécier leurs rôles distincts dans la conversion de l'énergie et les processus chimiques.
Tableau récapitulatif :
| Aspect | Cellule galvanique | Cellule électrolytique |
|---|---|---|
| Définition | Convertit l'énergie chimique en énergie électrique (réaction d'oxydoréduction spontanée). | Convertit l'énergie électrique en énergie chimique (réaction d'oxydoréduction non spontanée). |
| Conversion d'énergie | Chimique → électrique (spontanée). | Électrique → Chimique (non spontanée). |
| Charges des électrodes | Anode :Négative, Cathode : Positive. | Anode :Positive, Cathode : négative. |
| Spontanéité de la réaction | Spontanée (ΔG < 0). | Non spontanée (ΔG > 0). |
| Applications | Batteries (par exemple, alcalines, lithium-ion). | Placage électrolytique, électrolyse, recharge des batteries. |
| Rechargeabilité | Peut être rechargeable ou non rechargeable. | Généralement non rechargeable. |
| Potentiel de décharge | Génère sa propre différence de potentiel. | Nécessite une tension externe pour déclencher l'électrolyse. |
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