I°) La conduction électrique dans les métaux :

a) Introduction :

Un métal est un matériau.

Matériau : Toute matière entrant dans la construction d'un objet.
Les objets sont donc constitués de différents matériaux.

Les matériaux sont choisis principalement en fonction de leurs propriétés physiques et chimiques.

Les matériaux peuvent être classés en 3 catégories principales :

• Les métaux
  
• Les matériaux organiques (Bois, matières plastiques,…)
  
• Les céramiques

Rappel de 5^ème :

• Un matériau conducteur de l'électricité laisse passer le courant électrique.
  
• Un matériau isolant ne laisse pas passer le courant électrique.

b) Expérimentation :

En réalisant un circuit électrique comprenant un générateur, une lampe et un matériau à tester, on peut savoir si ce matériau est conducteur ou isolant :

Selon le matériau testé, la lampe s'allume ou non. Cela nous permet de savoir si le matériau est conducteur ou isolant :

c) Conclusion :

On conclue de l'expérience précédente que les métaux sont des conducteurs de l'électricité.

On retiendra également que les métaux sont constitués d'atomes (et non pas de molécules).

II°) Le sens du courant dans les circuits électriques :

a) Le courant électrique dans un métal :

Dans un métal, le courant électrique est dû à une circulation d'électrons libres.

On pourra imaginer les électrons comme des petites sphères (beaucoup plus petites que l'atome). Ces électrons sont des constituants des atomes. Les métaux possèdent des électrons particuliers appelés "électrons libres", qui permettent la circulation du courant électrique (Les isolants ne possèdent pas d'électrons libres).

Si on réalise un circuit électrique avec un générateur, des fils de connexion (en cuivre à l'intérieur), et une lampe :

Le générateur envoie des électrons libres dans le métal (fil de connexion) par la borne -.

b) Le sens du courant électrique dans un métal :

Le sens du mouvement d'ensemble des électrons est donc du pôle - vers le pôle + du générateur.

Il faut distinguer ce sens du mouvement d'ensemble des électrons du sens conventionnel du courant électrique (vu en quatrième) qui va du pôle + au pôle - du générateur.

III°) La conduction électrique dans les solutions :

a) L'électrolyseur :

Pour pouvoir tester la conduction du courant électrique dans les solutions, on va utiliser un nouveau dipôle appelé électrolyseur.

Il est constitué d'une cuve dans laquelle on va mettre la solution et 2 électrodes (tiges en métal ou graphite) qui ressortent dans la solution et qui sont connectées aux 2 bornes du dipôle.

b) Tous les liquides conduisent-ils le courant électrique ?

Pour répondre à cette question, on va placer dans l'électrolyseur différentes solutions selon le montage suivant :

La lampe s'allume plus ou moins bien selon les liquides testés. Elle reste éteinte avec d'autres liquides.

c) Le courant électrique dans une solution :

La seule différence, lors de l'expérience précédente est la nature de chacune des solutions. Seule l'eau salée et l'eau avec le sulfate de cuivre contiennent des ions (particules que l'on trouve dans les solutions).

Le courant électrique dans les solutions est donc du aux ions.

IV°) Le sens du courant électrique dans les solutions :

a) Expérience et observations :

On réalise le circuit suivant :

En réalisant le circuit suivant, on peut assimiler le papier imbibé d'eau salée à une solution ionique dans laquelle il y aurait le mélange indiqué au dessus. Dans ce mélange :

• les ions cuivre sont bleus
  
• les ions permanganate sont violets.
  

b) Le sens du déplacement des ions :

En interprétant l'expérience ci-dessus, on prouve que les ions positifs sont allés vers le pôle - du générateur et les ions négatifs vers le pôle + du générateur.

c) Conclusion sur le déplacement des ions en solution :

Dans une solution conductrice, le courant électrique est dû à une circulation d'ions.

Toutes les solutions ioniques conduisent le courant électrique.

Les ions positifs se déplacent donc dans le sens conventionnel du courant électrique.
Les ions négatifs se déplacent donc dans le sens inverse du sens conventionnel du courant électrique.

BILAN :

Dans les métaux on ne pourra parler que de déplacement d'électrons, tandis que dans une solution ionique on ne pourra pas parler de déplacement d'électrons mais uniquement d'un déplacement d'ions !

Les électrons se déplacent de N à A dans le fil (NA) puis de C à P dans le fil (CP). Il n'y a pas de déplacement d'électrons dans la solution contenue dans le tube en U.

Il n'y a un déplacement d'ions que dans la solution contenue dans le tube en U.