Équation de Nernst : nombre d’électrons n
Pile Zn–Cu, E° et [Zn²⁺] connus. Relevez E pour plusieurs [Cu²⁺] ; l’ajustement de E en fonction de ln Q donne n d’après la pente −RT/nF.
Objectif
Déterminer n d’après E = E° − (RT/nF) ln Q. La pente de E en fonction de ln Q vaut −RT/nF, donc n = −RT/(F · pente).
Matériel
- Pile Zn–Cu
- E°, [Zn²⁺], T connus
- Voltmètre
- Solution [Cu²⁺]
Expérience
Théorie
Pour Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, Q = [Zn²⁺]/[Cu²⁺] et n = 2. T = 25 °C et E° sont connus. Le banc cache E, Q et le Nernst tout fait. Ce n’est pas le TP du potassium membranaire (58 mV/décade).
Mode opératoire
- [Zn²⁺], T et E° sont fixes et connus. Ne faites varier que [Cu²⁺].
- Notez. Le voltmètre inscrit E avec un léger bruit. Il n’y a pas de E ni de Q en direct.
- Le tableau calcule Q = [Zn²⁺]/[Cu²⁺] et ln Q. Recommencez pour au moins 6 concentrations de cuivre, environ de 0,02 à 2,0 mol/L.
- Ajustez E en fonction de ln Q ; n = −RT/(F · pente). Comparez à la valeur de référence et formulez la conclusion.
Conclusion
Le n trouvé s’accorde avec les deux électrons de la pile Zn–Cu. Sources d’erreur : bruit du voltmètre et idéalisation des activités.