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Chimie · Prépa 2e année · 2 min de lecture

Courbes courant-potentiel et potentiel mixte

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.

Chapitre du programme : Matériaux métalliques et corrosion

Bloc 1 sur 7 · Comprendre

Comprendre

Une courbe courant-potentiel décrit la réponse cinétique d'un système électrochimique, et pas seulement son équilibre thermodynamique. Le signe du courant dépend de la convention ; nous prenons positif le courant anodique d'oxydation et négatif le courant cathodique de réduction. Les courbes peuvent comporter activation, limitations de transport ou passivation.

Bloc 2 sur 7 · Approfondir

Approfondir

Pour un système à circuit ouvert où une oxydation et une réduction se compensent, le potentiel mixte satisfait ia(E)+ic(E)=0i_a(E)+i_c(E)=0. Le courant extérieur est nul, mais les courants partiels peuvent être non nuls : une corrosion reste possible. Le potentiel d'équilibre d'un couple seul et le potentiel mixte de plusieurs réactions ne sont donc pas interchangeables.

Bloc 3 sur 7 · Exemple

Exemple travaillé

Un modèle local fictif fournit, en milliampères avec EE en volts mesuré par rapport à une référence commune fixée pour ce modèle, ia=2E+1i_a=2E+1 et ic=3E−0,6i_c=3E-0{,}6. La somme vaut 5E+0,45E+0{,}4 ; l'annulation donne Em=−0,08 VE_m=-0{,}08\ \mathrm V. À ce potentiel, ia=0,84 mAi_a=0{,}84\ \mathrm{mA} et ic=−0,84 mAi_c=-0{,}84\ \mathrm{mA}. La somme est zéro sans que chaque réaction soit arrêtée. Ces droites sont une approximation locale explicitement donnée, pas une loi universelle de corrosion.

Bloc 4 sur 7 · Visualiser

Visualiser le raisonnement

Le tableau présente les deux courants signés et leur somme au potentiel trouvé. L'intersection de leurs valeurs absolues correspond ici à la compensation, mais un tracé de courants signés doit être lu avec la bonne convention.

Courbes courant-potentiel et potentiel mixte — Courants signés : ia=2E+1 ; ic=3E−0,6. Somme nulle : E=−0,08 V. ia=+0,84 mA ; ic=−0,84 mA. Tableau exact des étapes ou résultats de l'exemple travaillé ; aucune image d'ambiance.
Courbes courant-potentiel et potentiel mixte · Ouvrir la figure en grand

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Sources

  • OpenStax Chemistry2e, 17-3-electrode-and-cell-potentials : https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/17-3-electrode-and-cell-potentials
  • MIT10.626, cinétique électrochimique et Butler-Volmer : https://ocw.mit.edu/courses/10-626-electrochemical-energy-systems-spring-2014/resources/lecture-notes/

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