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Description illustration de l'article

MU5CI972

Thermochimie - Electrochimie

 

Mots clés : idéalité, coefficient d’activité, équilibres binaires, osmose, potentiel électrochimique, Debye-Hückel, piles, électrolyse, corrosion, passivation, courbes intensité-potentiel

Responsable

Frédéric LEMAÎTRE, MCF, PASTEUR, Sorbonne Université

ECTS

Cours

TD

TP

Tutorat

Ecrit

CC

TP

Oral

Eval. répartie

6

20

12

28

 

70

 

30

 

non

Descriptif de l’UE

L’objectif du cours est d’aborder les relations entre thermodynamique et cinétique au travers de l’étude des mélanges réels et des courbes intensité-potentiel (i-E). Ce cours donne les moyens de comprendre et d’analyser les phénomènes d’écart à l’idéalité (osmose, binaire liquide/solide, effet de force ionique, stabilité colloïdale) et de prédire et utiliser les systèmes électrochimiques usuels (piles, électrolyseurs, corrosion, réactions d’oxydoréduction…). Le « pivot » de ce cours (qui alternera cours magistral, travaux dirigés et travaux pratiques) est double : quantifier le mélange réel (solide ou liquide) et comprendre les courbes i-E au moyen d’une approche progressive « empirique –  théorique ».

Objectifs d’apprentissage

Au terme de l’UE, l’étudiant différencie les concepts et applications des mélanges réels et des courbes i-E. Sur le plan théorique, l’étudiant les utilise à des fins prédictives (diagramme binaire, stabilité colloïdale), analytiques (dosages, corrosion, mécanismes) et énergétiques (osmose, piles, électrolyseurs). Sur le plan pratique, l’étudiant met en œuvre expérimentalement des études de mélanges réels, des tracées de courbes i-E afin d’extraire les informations qu’elles contiennent (coefficient d’activité, grandeurs thermodynamiques, cinétique du transfert électronique, diffusion).

PrErequis

Avant de suivre cette UE, l’étudiant aura soin de suivre/revoir les bases à niveau Licence de la thermodynamique chimique (premier et second principe, activité, potentiel chimique…), de la cinétique (constante de vitesse, acte élémentaire…) et de l’oxydoréduction (notion de couples, potentiel standard, loi de Nernst …).

Langue(1)

Cours, TD, TP

Documents

Bibliographie

Français

Français

FR

FR-EN

(1) D’une manière générale, les documents de cours sont à rédiger en anglais. Les sujets d’examen sont en anglais ou accompagnés d’une explication en anglais s’il y a des étudiants non francophones.

Fonctionnement de l’UE

 

Plan du cours de thermochimie

Chapitre 1 – Potentiel chimique et écart à l’idéalité
Chapitre 2 – Equilibre Liquide-Vapeur
Chapitre 3 – Osmose
Chapitre 4 – Diagrammes binaires
Chapitre 5 – Modèle de Debye-Hückel et colloïdes

 

 

Plan du cours d’électrochimie

Chapitre 1 – Thermodynamique de l’oxydo-réduction
Chapitre 2 – Premiers aspects de cinétique électrochimique et des courbes intensité-potentiel
Chapitre 3 – Acquisition expérimentale des courbes intensité-potentiel
Chapitre 4 – Profil des courbes i = f(E) - Cinétique électrochimique
Chapitre 5 – Profils des courbes intensité-potentiel – Limitation par le transfert de masse
Chapitre 6 – Méthodes stationnaires et transitoires en électrochimie
Chapitre 7 – Utilisation « indirecte » des courbes intensité-potentiel : l’électrolyse
Chapitre 8 – Les capteurs

Les séances de Travaux Pratiques sont l’occasion de mettre en œuvre expérimentalement les concepts et applications développés en cours.

 

Bibliographie :
1/ Chimie physique, Peter ATKINS.
2/ Thermodynamique appliquée à la chimie des solutions, René GABORIAUD.
3/ Éléments de thermodynamique chimique, Anne BOUTIN, Gilberte DOSSEH & Alain FUCHS.
4/ Electrochimie, des Concepts aux Applications. F. MIOMANDRE, S. SADKI, P. AUDEBERT et R. MEALLET-RENAULT, Dunod, 2005.
5/ L’Electrochimie, Fondamentaux avec exercices corrigés. C. LEFROU, P. FABRY et J.C. POIGNET, EDP sciences, 2009.

6/ Electrochemical Methods, Fundamentals and Applications. A.J. BARD and L.R. FAULKNER, Second edition, Wiley, 2001.