Chimie · Prépa 2e année · 1 exercice vérifié
S’entraîner : Courbes intensité-potentiel, corrosion et protection des métaux
Chapitre : Matériaux métalliques et corrosion
Ce que vous travaillez
Passer de la thermodynamique à la cinétique électrochimique. Tracé et lecture d'une courbe intensité-potentiel : branche anodique et branche cathodique, potentiel d'équilibre, surtension à vide, système rapide et système lent, palier de diffusion imposé par le transport du réactif jusqu'à l'électrode. Prévision du fonctionnement d'un électrolyseur et d'une pile par superposition des courbes des deux électrodes : tension à vide, tension à appliquer, rendement faradique. Application à la corrosion humide : corrosion uniforme et corrosion galvanique par contact entre deux métaux, rôle du dioxygène dissous, passivation. Protections : revêtement, anode sacrificielle, protection par courant imposé, et le critère qui les distingue.
À maîtriser avant de commencer
Ces notions sont utilisées ici. Relisez-les si l’une d’elles vous échappe.
- Pile électrochimique — Constitution d'une pile (deux demi-piles, pont salin), anode/cathode, polarité, sens du courant et des électrons, capacité électrique Q = n(e⁻) F, usure.
- Électrolyse et accumulateurs — Transformation forcée, réactions aux électrodes, polarité inversée par rapport à la pile, recharge d'un accumulateur, électrolyse de l'eau.
- Diagrammes potentiel-pH : construction et lecture — Construire et exploiter le diagramme potentiel-pH d'un élément. Conventions de tracé, qui ne sont pas des lois mais des choix à énoncer : concentration de tracé de l'élément dissous, pression de tracé des espèces gazeuses, convention de frontière entre deux formes solubles. Attribution des domaines aux espèces par degré d'oxydation croissant vers le haut et par acidité décroissante vers la droite ; domaine d'EXISTENCE d'un solide, domaine de PRÉDOMINANCE d'une espèce dissoute. Les trois familles de frontières et leur équation : verticale (échange de protons seuls, précipitation d'un hydroxyde à partir du produit de solubilité), horizontale (échange d'électrons seuls, relation de Nernst à la concentration de tracé), oblique (échange couplé de protons et d'électrons, pente égale à moins le produit de la pente de Nernst par le rapport du nombre de protons au nombre d'électrons). Superposition avec le diagramme de l'eau : domaine de stabilité de l'eau, prévision d'une corrosion ou d'une dismutation par disjonction de domaines, et pourquoi une réaction thermodynamiquement prévue peut rester inobservable faute de vitesse.
- Vitesse de réaction et facteurs cinétiques — Transformation lente/rapide, facteurs cinétiques (température, concentration, catalyseur), vitesse volumique de disparition/apparition, temps de demi-réaction.
- Loi d'Ohm — U = R I pour un conducteur ohmique, résistance en ohm, caractéristique U(I) linéaire, association de résistances.
- Intensité et tension — Intensité (A, ampèremètre en série), tension (V, voltmètre en dérivation), branchement des appareils de mesure.
- Potentiel d'électrode et relation de Nernst — Couple oxydant/réducteur et potentiel standard rapporté à l'électrode standard à hydrogène ; relation de Nernst pour un couple en solution ; prévision du sens d'évolution d'une réaction d'oxydoréduction et calcul de sa constante d'équilibre à partir des potentiels standard ; force électromotrice d'une pile et lien avec l'enthalpie libre de réaction ; influence du pH et d'une précipitation sur un potentiel ; lecture d'un diagramme potentiel-pH (domaines de prédominance et d'existence, frontières).
Comment se déroule la séance
Cette séance s’appuie sur 1 exercice vérifié. Chacun produit un nouvel énoncé à chaque ouverture, avec une solution calculée.
Formats de réponse : Réponse numérique (1). Difficulté 4 sur 5. Environ 5 minutes pour un premier passage.
Dans votre compte : aide graduée (indice, rappel de cours, aide au démarrage), corrigé pas à pas après chaque tentative, suivi de vos progrès.
Essayez un exercice, sans compte
Un exercice réel de cette séance, le même pour chaque visiteur. Répondez, puis vérifiez : la correction est calculée, et le corrigé s’affiche après votre tentative.
Difficulté 4 sur 5 · ≈ 5 minutes
Énoncé
Au voisinage du potentiel de corrosion, deux branches sont modélisées par et , en mA/cm² avec E en V. Calculez le potentiel de corrosion où le courant total est nul.
Donnez la valeur numérique demandée, avec au moins six chiffres significatifs si nécessaire.
Votre réponse
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