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chimie : thermodynamique et électrochimie (MP) · Chapitre 4 · Application directe du cours

Relever une courbe courant-potentiel, le montage à trois électrodes

Électrochimie : thermodynamique et cinétique des réactions redox · niveau 2

Énoncé

  • Décrire le montage à trois électrodes et le rôle de chacune.
  • Pourquoi l'électrode de référence ne doit-elle être traversée par aucun courant ?
  • On relève la courbe d'une électrode de travail traversée par ; la résistance de l'électrolyte entre l'électrode de travail et la référence vaut . Quelle erreur commet-on sur le potentiel ? Comment la réduire ?
  • Une sonde à oxygène dissous n'a que deux électrodes : une cathode de platine et une anode de grande surface, qui sert aussi de référence ; elle débite et la résistance de son électrolyte vaut . Pourquoi peut-elle se passer de la troisième électrode ?

Corrigé

  • L'électrode de travail porte la réaction étudiée ; la contre-électrode ferme le circuit et écoule le courant ; l'électrode de référence, de potentiel connu, sert à repérer le potentiel de l'électrode de travail. Le potentiostat impose ce potentiel et mesure le courant entre travail et contre-électrode.
  • Une électrode traversée par un courant s'écarte de son potentiel d'équilibre (surpotentiel) : la référence ne serait plus une référence. Sans courant, elle reste à son potentiel de Nernst, fixé par sa composition.
  • La tension mesurée contient la chute ohmique : une erreur énorme à l'échelle d'une courbe . On rapproche l'extrémité de la référence de l'électrode de travail (capillaire de Luggin), on augmente la conductivité de l'électrolyte (électrolyte support), ou l'on corrige la mesure.
  • La chute ohmique vaut , négligeable devant la largeur du palier de mesure (quelques dixièmes de volt) ; et le couple , rapide et de grande surface, garde son potentiel sous . Aux très faibles courants, deux électrodes suffisent ; aux courants notables, la troisième est indispensable.

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