Différence entre cellule électrochimique et cellule électrolytique

Différence principale - Cellule électrochimique vs cellule électrolytique

L’électrochimie comprend l’étude du mouvement des électrons dans les systèmes où se déroulent des processus chimiques. Ici, les réactions chimiques peuvent être utilisées pour générer un courant électrique ou un courant électrique pour faciliter la survenue d'une réaction chimique non spontanée. Dans les deux cas, la conversion de l'énergie électrique en énergie chimique ou l'opposé de cela se produira. Les systèmes dans lesquels ces conversions ont lieu sont appelés cellules ou plus précisément cellules électrochimiques. Il existe deux types de cellules électrochimiques appelées cellules voltaïques et cellules électrolytiques. La principale différence entre cellule électrochimique et cellule électrolytique est que La cellule électrochimique n'a besoin d'aucun courant externe pour fonctionner tandis que les cellules électrolytiques ont besoin d'un courant externe pour fonctionner.

Zones clés couvertes

1. Quelle est la cellule électrochimique
      - Définition, propriétés, comment ça marche
2. Quelle est la cellule électrolytique
      - Définition, propriétés, comment ça marche
3. Quelle est la différence entre cellule électrochimique et cellule électrolytique
      - Comparaison des différences clés

Mots-clés: anode, cathode, cellule électrochimique, électrolyse, cellule électrolytique, cellule galvanique, oxydation, réduction, cellule voltaïque

Qu'est-ce qu'une cellule électrochimique

Une cellule électrochimique est un système capable de produire de l'énergie électrique par le biais de réactions chimiques spontanées. Les réactions chimiques impliquées dans ce processus sont appelées réactions d'oxydoréduction. Les réactions d'oxydo-réduction se produisent par le transfert d'électrons entre espèces chimiques. Une réaction rédox comprend deux demi-réactions: une réaction d'oxydation et une réaction de réduction. La réaction d'oxydation libère toujours des électrons dans le système, tandis que la réaction de réduction prend des électrons du système. Par conséquent, les deux demi-réactions se produisent simultanément.

Les cellules électrochimiques se trouvent sous deux types, les cellules voltaïques (galvaniques) et les cellules électrolytiques. Une cellule électrochimique est composée de deux demi-cellules. Les demi-réactions se produisent dans deux demi-cellules. Les réactions chimiques qui se produisent dans cette cellule provoquent l’accumulation d’une différence de potentiel entre deux demi-cellules.

Une demi-cellule devrait être composée d'une électrode et d'un électrolyte. Par conséquent, une cellule électrochimique complète est composée de deux électrodes et de deux électrolytes; parfois, les deux demi-cellules peuvent utiliser le même électrolyte. Si deux électrolytes différents sont utilisés, un pont de sel doit être utilisé afin de maintenir le contact entre les électrolytes. Cela se fait en faisant un passage pour transférer des ions à travers le pont de sel. Les électrons circulent d'une cellule à l'autre à travers un circuit externe. Les deux électrodes sont appelées anode et cathode.

Les réactions d'oxydation et de réduction se produisent séparément dans deux électrodes. La réaction d'oxydation se produit dans l'anode alors que la réaction de réduction se produit dans la cathode. Par conséquent, des électrons sont produits dans l'anode et ils se déplacent d'anode à cathode à travers le circuit externe. Le pont de sel aide à maintenir le système neutre (électriquement) en lui transférant des ions pour équilibrer les charges électriques.

Considérons la cellule électrochimique suivante.

Figure 1: Cellule électrochimique

Ici, l'anode est l'électrode de Zn (Zinc) et la cathode est l'électrode de Cu (Cuivre). La réaction d'oxydation se produit dans l'électrode de Zn. Là, le Zn métallique est oxydé en Zn+2 les ions. Les électrons libérés sont passés à travers le fil externe. Zn produit+2 des ions sont libérés dans la solution. Par conséquent, l'électrode Zn sera dissoute avec le temps. La réaction de réduction se produit près de la cathode. La cathode est une électrode de Cu. Là, les électrons provenant du circuit externe sont pris par le Cu2+ ions dans la solution et sont réduits en Cu métal. Par conséquent, la masse de l'électrode de Cu augmentera avec le temps. Le flux d'électrons à travers le fil externe peut être mesuré en tant que courant électrique produit par la réaction redox. C'est la structure typique d'une cellule électrochimique.

Les réactions

  • Réaction dans l'anode (oxydation)

Zn(s)         → Zn+2(aq)     +      2e

  • Réaction dans la cathode (réduction)

Cu+2(aq)      +     2e → Cu(s)

Qu'est-ce qu'une cellule électrolytique?

Une cellule électrolytique est un type de cellule électrochimique dans lequel de l'énergie électrique peut être utilisée pour provoquer une réaction chimique. En d'autres termes, l'énergie électrique devrait provenir d'une source extérieure. Ensuite, une réaction non spontanée peut être initiée. Les cellules électrolytiques sont le plus souvent utilisées pour l'électrolyse de composés.

Une cellule électrolytique est également composée d'électrodes en métaux solides. Deux électrodes sont connectées à un circuit externe. Une électrode sert d'anode alors que l'autre agit comme cathode. La réaction d'oxydation se produira dans l'anode et la réaction de réduction se produira dans la cathode.

L'alimentation en énergie électrique externe (de la batterie connectée aux deux électrodes) fournit un flux d'électrons à travers la cathode. Ces électrons entrent alors dans la solution électrolytique. Ensuite, les cations dans la solution se rassemblent autour de la cathode et obtiennent des électrons qui traversent la cathode. Par conséquent, ces cations sont réduits à la cathode. Les électrons dans la cathode repoussent les anions dans la solution. Ces anions migrent vers l'anode. Là, ces anions libèrent des électrons et s'oxydent. Par conséquent, l'anode a une charge positive et la cathode a une charge négative..

Considérons l'exemple suivant.

Figure 2: L'électrolyse d'une solution de chlorure de cuivre

Dans la cellule électrolytique ci-dessus, la batterie fournit des électrons à la cathode et au Cu.+2 les ions se rassemblent autour de la cathode pour prendre les électrons de la cathode. Puis le Cu+2 les ions sont réduits en Cu métal et se déposent sur la cathode. Puis Cl- les ions migrent vers l'anode et libèrent l'excès d'électrons dont ils disposent. Là, l'oxydation de Cl- se produit formant Cl2 (g).

Les réactions

  • Réaction dans l'anode (oxydation)

2Cl-(aq)         → Cl2 (g)     +      2e

  • Réaction dans la cathode (réduction)

Cu+2(aq)      +     2e → Cu(s)

Différence entre cellule électrochimique et cellule électrolytique

Définition

Cellule électrochimique: Une cellule électrochimique est un système capable de produire de l'énergie électrique par le biais de réactions chimiques spontanées..

Cellule électrolytique: Une cellule électrolytique est un type de cellule électrochimique où l’énergie électrique peut être utilisée pour créer une réaction chimique..

Conversion de l'énergie

Cellule électrochimique: Dans une cellule électrochimique, l’énergie chimique est convertie en énergie électrique.

Cellule électrolytique: Dans une cellule électrolytique, l'énergie électrique est convertie en énergie chimique.

Courant externe

Cellule électrochimique: Les cellules électrochimiques n'ont pas besoin de sources d'énergie électrique externes.

Cellule électrolytique: Les cellules électrolytiques ont besoin de sources d'énergie électrique externes.

Réactions chimiques

Cellule électrochimique: Dans les cellules électrochimiques, des réactions chimiques spontanées ont lieu.

Cellule électrolytique: Dans les cellules électrolytiques, des réactions chimiques non spontanées ont lieu.

Électrodes

Cellule électrochimique: Dans une cellule électrochimique, l'anode est négative et la cathode est positive.

Cellule électrolytique: Dans une cellule électrolytique, l'anode est positive et la cathode est négative.

Mouvement électronique

Cellule électrochimique: Les électrons passent de l'anode à la cathode dans des cellules électrochimiques.

Cellule électrolytique: Les électrons passent de la batterie à la cathode, puis les électrons pénètrent dans l'anode à travers la solution électrolytique dans les cellules électrolytiques.

Conclusion

Une cellule électrolytique est un type de cellule électrochimique. Par conséquent, la cellule électrolytique est composée de tous les composants d’une cellule électrochimique typique. Les cellules électrochimiques et les cellules électrolytiques impliquent la circulation des électrons à travers le système. Cependant, dans les cellules électrochimiques, des réactions chimiques spontanées ont lieu alors que des réactions chimiques non spontanées ont lieu dans des cellules électrolytiques. C’est la différence entre cellule électrochimique et cellule électrolytique.

Références:

1. «Cellule électrochimique». Wikipedia. Wikimedia Foundation, 24 juillet 2017. Web. Disponible ici. 26 juillet 2017. 
2. "Cellules électrolytiques". Chimie LibreTexts. Libretexts, 21 juillet 2016. Web. Disponible ici. 26 juillet 2017. 

Courtoisie d'image:

1. “Cellule électrochimique” de Siyavula Education (CC BY 2.0) via Flickr