Questions to the experts
Energie, lumière, son
Quel est le rôle du carbone dans une pile Leclanché ?
Lors d'un stage La main à la pâte, les professeurs de physique nous ont demandé de fabriquer une pile Leclanché. Dans une solution saline, on plonge un corps métallique (cuivre, zinc...) et en association avec un bâton de carbone (mine d'un crayon) on obtient un courant électrique faible mais décelable... Ce courant naît par un transfert d'électrons ; du cuivre par exemple vers le carbone. Si le cuivre est "en surcharge" d'électrons, le carbone est stable et ne peut ou ne souhaite échanger, et pourtant ça fonctionne.
Admettons que mon bâton de carbone ne soit pas pur mais un mélange. Je substitue un charbon de bois (celui du barbecue). Même résultat. Pourquoi ?
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La pile Leclanché utilise un métal, le zinc et un oxyde métallique, le dioxyde de manganèse.
Le pôle négatif (boîtier de la pile) est en zinc, le pôle positif est en dioxyde de manganèse. Un cylindre de carbone destiné uniquement à conduire le courant est noyé dans la cathode. L'électrolyte est une solution aqueuse de chlorure d'ammonium, NH4Cl et de chlorure de zinc ZnCl2 . Les réactions électrochimiques concernent les couples Zn2+ / Zn et Mn4+ / Mn3+.
Le carbone intervient ici de par ses qualités de (très bon) conducteur de l'électricité. L'avantage du carbone, par rapport à un conducteur métallique est précisément que, dans ces conditions, il ne participe pas aux réactions chimiques et ne s'oxyde donc pas. Dans une pile usagée on pourrait retrouver le carbone tel qu'il était lorsque la pile était neuve. Il n'est cependant pas recommandé de décortiquer sans précautions une pile, neuve ou pas.