L'électrochimie est un domaine de la chimie qui étudie les réactions impliquant le transfert d'électrons et l'interconversion de l'énergie chimique en énergie électrique. Ces études sont extrêmement pertinentes pour le test ENEM, car ce domaine est fréquemment abordé dans des questions qui nécessitent une compréhension des concepts et des processus électrochimiques.
1. Concepts de base
Avant d'aborder des sujets plus complexes, il est important de comprendre certains concepts de base de l'électrochimie. La première d’entre elles est l’oxydo-réduction, un type de réaction chimique dans laquelle des électrons sont transférés d’une espèce chimique à une autre. Cela implique deux processus : l'oxydation, où les électrons sont perdus, et la réduction, où les électrons sont gagnés.
Un autre concept fondamental est la cellule électrochimique, qui est un dispositif qui convertit l'énergie chimique en énergie électrique. Il existe deux principaux types de cellules électrochimiques : les cellules galvaniques (ou voltaïques), qui effectuent des réactions redox spontanées pour produire de l'énergie électrique, et les cellules électrolytiques, qui utilisent l'énergie électrique pour favoriser des réactions redox non spontanées.
2. Cellules galvaniques
Les cellules galvaniques constituent la base de la construction de batteries et de cellules. Ils sont composés de deux électrodes (anode et cathode) plongées dans une solution électrolytique. L'oxydation a lieu à l'anode et la réduction à la cathode. La différence de potentiel entre les électrodes est ce qui génère le courant électrique.
3. Cellules électrolytiques
Les cellules électrolytiques sont utilisées dans des processus industriels, tels que l'électrolyse, qui est la décomposition d'une substance au moyen d'un courant électrique. Dans ce type de cellule, l’énergie électrique est utilisée pour favoriser des réactions non spontanées. Un exemple courant d'électrolyse est la production d'aluminium à partir de bauxite.
4. Potentiel d'électrode et potentiel de réduction standard
Le potentiel d'électrode est la capacité d'une électrode à gagner ou à perdre des électrons. Le potentiel de réduction standard (Eº) est une mesure de la tendance d'une espèce chimique à être réduite. Ces concepts sont fondamentaux pour comprendre le fonctionnement des cellules électrochimiques et comment calculer la force électromotrice d'une cellule.
5. Équations de Nernst et Gibbs
L'équation de Nernst est utilisée pour calculer le potentiel de l'électrode dans des conditions non standard, tandis que l'équation de Gibbs est utilisée pour déterminer la spontanéité d'une réaction. Ces équations sont des outils importants pour comprendre et prédire le comportement des systèmes électrochimiques.
6. Corrosion et protection cathodique
La corrosion est un processus électrochimique de dégradation des matériaux, généralement des métaux, par des réactions redox. La protection cathodique est une technique utilisée pour prévenir la corrosion en transformant le métal à protéger en cathode d'une cellule électrochimique.
La compréhension de l'électrochimie est essentielle pour le test ENEM, car ce domaine est fréquemment abordé dans des questions qui nécessitent une compréhension des concepts et des processus électrochimiques. De plus, l'électrochimie a d'importantes applications pratiques, telles que dans la production d'énergie, l'industrie et la prévention de la corrosion.
