Construction et fonctionnement de la pile de Daniell

Pile de Daniell est la version modifiée de Pile Voltaïque. Le désavantage de polarisation de la Pile Voltaïque est surmonté dans une Pile de Daniell et elle peut être considérée comme une version améliorée de la Pile Voltaïque. D'un point de vue de construction, la Pile de Daniell est assez simple.

Construction de la Pile de Daniell

Elle se compose d'un récipient en cuivre rempli d'une solution concentrée de sulfate de cuivre. À l'intérieur du récipient, il y a un pot cylindrique poreux rempli d'acide sulfurique dilué, immergé dans la solution concentrée de sulfate de cuivre. Une tige d'amalgame de zinc est immergée dans l'acide sulfurique dilué dans le pot poreux. Selon la propriété de l'électrolyte dilué, l'acide sulfurique dans sa forme diluée existe avec des ions hydrogène positifs et des ions sulfate négatifs. Les ions sulfate qui entrent en contact avec la tige de zinc libèrent des électrons à la tige et produisent du sulfate de zinc par réaction d'oxydation. En conséquence, la tige de zinc devient chargée négativement et se comporte comme une cathode.

Les ions hydrogène positifs peuvent traverser la paroi poreuse du pot et entrer dans la solution de sulfate de cuivre où ils se combinent avec les ions sulfate du sulfate de cuivre et forment de l'acide sulfurique. Les ions cuivre positifs du sulfate de cuivre entrent en contact avec la paroi intérieure du récipient en cuivre où ils prennent des électrons par réduction et deviennent des atomes de cuivre et s'y déposent.

Fonctionnement de la Pile de Daniell

Expliquons le principe de fonctionnement de la pile étape par étape pour une meilleure compréhension.

Dans la solution d'acide sulfurique dilué, il y a des H+ et SO4– – ions.

Les ions H+ passent à travers la paroi du pot poreux vers la solution de sulfate de cuivre. Les ions sulfate de l'acide sulfurique dilué réagissent avec la tige de zinc où les ions Zn++ se lient aux ions SO4— et forment du sulfate de zinc (ZnSO4). Pendant cette réaction d'oxydation, chaque atome de zinc laisse deux électrons dans la tige de zinc. Ainsi, la tige de zinc devient chargée négativement, ce qui signifie qu'elle se comporte comme la cathode de la batterie.

Les ions hydrogène (H+) dans la solution de sulfate de cuivre forment de l'acide sulfurique (H2SO4) et les ions cuivre (Cu++) viennent à la paroi du conteneur extérieur en cuivre.

Les ions cuivre se déposent sur la paroi du conteneur en cuivre sous forme de métal cuivre en prenant des électrons du conteneur. En conséquence, le conteneur en cuivre devient chargé positivement, c'est-à-dire que ce conteneur est l'anode de la Pile de Daniell. Si nous connectons une charge externe entre la tige de zinc centrale et la paroi périphérique du conteneur en cuivre, les électrons commencent à circuler de la tige de zinc vers le conteneur en cuivre.

Dans la Pile de Daniell, nous pouvons éviter le désavantage de la polarisation, qui est le principal inconvénient de la Pile Voltaïque. Comme le gaz d'hydrogène ne se dépose pas sur l'anode car il forme de l'acide sulfurique avant d'atteindre l'anode (paroi du conteneur en cuivre), il n'y aura pas de couche d'hydrogène formée sur l'anode pour obstruer la réaction de réduction.

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