THÉORIE DE LA PILE A ÉLECTRODES DE CHARBON

(D. ToMMASi, i883).

D après Tscheltzow (i885), le passage d'une molécule de protoxyde de plomb à l'état de peroxyde dégage

12,14 cal.

La chaleur de formation du protoxyde de plomb anhydre (PbO) étant 5i cal., il s'ensuit que la chaleur de formation du peroxyde (PbO^) est 68,14 cal.

Partant de l'action exercée par le charbon sur l'eau (3), on peut expliquer comme suit ce qui se passe dans le vase de la pile.

(i) et (2). Cette substance, éminemment hygrométrique, empêche ou du moins retarde de beaucoup l'évaporation de l'eau.

(3) D. Tommasi. — Electrolyse de l'eau avec des électrodes de différeqte nature (Comp(ea rendus 4e l'Acadimie den Science; 1881}.

riLES A ÉLECTRODES EN CHARBON 3ll

Le charbon décomposant Teau, en circuit fermé il se formerait de Tacide carbonique et Thydrogène serait mis en liberté, selon Féquation :

Les effets thermiques de cette réaction sont :

ioâ,6cal. — i38,ocal. = — 35,4 cal.

D'autre part, dans le sac qui tient lieu de vase poreux, il y aurait réduction du peroxyde de plomb et formation d*eau, d'après Téquation

PbO«+4H = Pb + 2H«0,

et les effets thermiques de cette réaction seraient :

1 38,0 cal. —63, 14 cal. =74,86 cal.

La chaleur résultant de ces deux réactions est la somme algébrique de leurs effets thermiques, soit

74,86 cal. — 35,40 cal. = 39,46 cal.

Le volt correspondant, selon certains auteurs, à 46,3 cal., la force électromotrice de la pile à électrodes de charbon serait

||;f =0.85 volt.

Si Ton admet pour le volt le chiffre de 47,16 cal. adopté par d'autres personnes, on trouve

1^ = 0,84 volt.

Les mesures directes ont donné le chiffre de 0,6 à 0,7 volt.

Cette différence s'explique facilement quand on consi-

3lil PILES ÉLECTRIQUES

dère que la pile se polarise aisément et que, outre Tacide carbonique, il peut se former de Toxyde de carbone, ce qui tendrait à diminuer la chaleur produite par la première réaction ; que, de plus, des actions secondaires peuvent se manffester et qu*enfin ces phénomènes sont certainement influencés par la température, le degré de pureté des matières en présence, etc.

Piles de Grezel (novembre 1884) :

(a) — Charbon, eau acidulée; vase poreux, ou cloison en papier parcheminé rempli d'oxyde cuivrique (CuO),

L'électrode négative se couvre, en circuit fermé, de petites bulles d'oxygène, tandis que Télectrode positive se couvre de cuivre réduit.

(b) — Charbon, acide chlorhydrique dilué; vase po-

-+reux, chaux éteinte, charbon.

Réactions chimiques, 2 Cl H + Cu O = H=»0 + CiaCaK^i).

{Electrodes en cuivre)

Pile de Grezel (novembre 1884). — Cuivre, eau acidulée ; vase poreux ou sac en papier parcheminé rempli

d'oxyde cuivrique, cuivre.

Le métal cloisonné se charge de cuivre réduit: Télectrode négative se couvre de bioxydc (CuO). Le courant s'affaiblit et finit par être nul lorsque les deux électrodes sont chargées sensiblement de la même quantité de bioxyde de cuivre.

(i) Chorurc de calcium.

PILES DIVERSES

Plie de "W. E. Case (1887). — Platine, acide su) furique; vase poreux, acide sulfurique contenant une petite quantité de chlorate de potassium, charbon.

E = i,a5volt.

La fig. 96 représente un modèle de cette pile.

Au fond du vase poreux se trouve une certaine quantité de charbon E, préalablement imbibé d'acide sulfurique. Pour faire fonctionner la pile, on ajoute graduellement à l'acide de petites qmntités de chlorate de po- ™-,--^;'Jr;S.r '"""■ tassium jusqu'à ce que le

liquide ait pris une teinte rouge. Lorsque le courant de la pile commence à s'affaiblir, on recommence à ajouter du chlorate (1).

Béactions chimiques. Le peroxyde de chlore formé dans la pile se décompose en chlore et en oxygène qui attaque le charbon et produit sans doute de l'acide carbonique. ,

Ftc. 96 — Pile de C*M.

e en »erre i«une. — B, vaw pi>-

(1) Faisoos observer que l'on ne doit ajouter le chlorate qu'avec la plus grande précaution, car les produits qui prennent naissance su contact de l'acide sulfurique sont très instables et diloaent arec la plus grande violence.

3l4 PILES ÉLECTRIQUES

PILES DONT L'ÉLECTROLYTE EST CONSTITUÉ PAR UNE SUBSTANCE A L'ÉTAT DE FUSION IGNÉE

Le principe sur lequel repose la construction de la plupart de ces piles est le fait suivant, observé par Becquerel.

Si Ton plonge dans une capsule contenant un bain d*azotate en fusion un charbon quelconque porté au rouge, on obtient un courant énergique allant du bain au charbon dans le circuit extérieur.

Pile de Jablochkoff. — Une marmite de fonte de fer de forme cylindrique, remplie d* azotate de potasse ou de soude fondu, sert à la fois de récipient et d*électrode inattaquable (i). Un fil de 1er de forme concentrique sert à tenir le coke et en môme temps joue le rôle de rhéophore. Il suffit de maintenir l'azotate en fusion pour produire un courant dont la f. é-m. est égale de i à 2 volts;

Faisons observer que si, au lieu d'employer Tazotate en fusion, on se servait d'une solution aqueuse de ce sel, les pcMes seraient renversés. En eff*et, dans un couple fercharbon et solution d'azotate de soude ou de potasse, le fer est négatif et joue le rôle du zinc dans les piles ordinaires.

Pile-briquette de Brard. — Cette pile est constituée par un aggloméré de charbon ordinaire, sur lequel repose une tablette composée d'un mélange d'azotate de

(l) Les azotates alcalins fondent vers aoo°, mais ne se décomposent que vers iooo« ou i3(>o*. Jusqu'à ce point, non seulement ils n'attaquent pas les vases de métal qui les contiennent, mais ils paraissent au contraire jouir delà singulière propriété d'empêcher leur oxydation au feu, ou, tout au moins, de la retarder considérablement.

PILES DIVERSES 3l5

potasse et de cendres, et que sépare une feuille mince de papier d*amiante. Les pôles de cet élément sont constitués par des tiges métalliques qui traversent le charbon et Tazotate, et sortent à une des extrémités de l'aggloméré, ai Ton introduit une de ces briquettes dans le feu, par le bout opposé à ses pôles, le charbon rougit, le nitrate fond et le courant s'établit, d'abord faible, puis, de plus en plus intense, jusqu'à ce qu'il ait atteint un maximum de débit qui se maintient constant tant que l'intensité de la combustion dans le foyer se maintient elle-même constante.

Une petite briquette de i5 cm.de longueur sur 3 cm. de largeur^ et d'épaisseur, pesant 220 g., dont 120 g. d*azotate de potasse et 65 g. de cendres, brûle pendant près de 2 heures, donnant, pendant tout ce temps, un courant dont la f. é-m. est de 0,9 à 1,2 volt, et la résistance de 1,2 à 0,8 ohm. La résistance de cet élément a été trouvée à froid de 104,6 ohms.

Pile de Crum. — Charbon-fer, oxyde noir de fer à l'état de fusion. Le charbon se comporte comme le zinc dans les piles ordinaires, c'est-à-dire qu'il est attaqué de préférence au fer.

TABLEAU DES F. É-M. DE QUELQUES COUPLES A DEUX ÉLECTROLYTES (E. Becquerel, i855)

Le signe -|- dans le tableau suivant indique que l'effet électrique dû à l'action des deux solutions est de même sens que celui qui est produit sur l'électrode positive ; le signe — indique qu'il est en sens contraire. Ainsi, dans chaque cas, il faut, pour avoir la f. é-m., ajouter les nombres avec leurs signes respectifs.

Oi O

*^ tfs ^

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«^ Cr