Schéma d'un pile au citron
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On peut construire une pile électrique très simple, à l’aide d’un citron et de deux plaques métalliques de nature différentes. En associant plusieurs éléments, on peut atteindre des différences de potentiel de plusieurs volts.Matériel
un citron, une pomme, un pamplemousse ou une pomme de terre ;
une plaque de zinc et une plaque de cuivre (surface approximative : 3 cm2) ou bien du fil métallique épais (zinc et cuivre) ;
un voltmètre (calibre : 1 V).
Montage et réalisation
Rouler un citron sur une table en appuyant bien puis le couper en deux.
Enfoncer dans l’un des demi-citrons une plaque de cuivre et une plaque de zinc . Un voltmètre placé entre ces deux plaques métalliques mesure une tension électrique d’environ 0,9 V. Pour produire une tension plus élevée il faut placer en série plusieurs piles au citron en reliant par un fil conducteur le pôle cuivre d’une pile au pôle zinc de la suivante. On obtient ainsi une tension globale qui est la somme des tensions aux bornes de chacune des piles.
Explications
Lorsqu’on appuie sur le citron en le roulant sur la table, on crée dans la chair du fruit de petites déchirures qui facilitent le déplacement des ions dans l’électrolyte (le jus du fruit).
Détaillons les réactions qui se produisent :
Comme la plupart des aliments, le citron contient des ions divers (à des concentrations très faibles). Le zinc métallique (Zn) se comporte comme un réducteur (il cède des électrons) et les ions Am+ (où m est la charge électrique de l’ion) se comportent comme des oxydants (c’est-à-dire des capteurs d’électrons). On observe aux électrodes les réactions suivantes (où n est le nombre d’ions Am+ qui réagissent) :
3 Zn→ 3 Zn2+ + 6 e-
6 e- + n Am+ → n A (où n et m sont des nombres entiers)
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3 Zn + n Am+ → 3 Zn2+ + n A
Les ions Zn2+ formés passent dans le citron et les ions Am+ fournis par le jus de citron se déposent sur la plaque de cuivre. Cette réaction s’arrête lorsqu’il n’y a plus assez d’ions dans