Le zinc et le cuivre ne créent pas une tension plus élevée que le cuivre seul dans un circuit. En fait, le zinc forme généralement la borne négative (anode) d’une cellule voltaïque lorsqu’il est associé au cuivre car il est plus réactif et subit plus facilement l’oxydation. La différence de réactivité entre les deux métaux détermine les réactions électrochimiques qui génèrent de la tension dans une cellule voltaïque.

Lorsque le zinc et le cuivre sont connectés dans un circuit, les réactions suivantes se produisent :

1. Oxydation à l’électrode de zinc (anode) :

Zn(s) → Zn^(2+) (aq) + 2e-

Les atomes de zinc perdent deux électrons et se dissolvent dans l'électrolyte sous forme d'ions zinc chargés positivement (Zn^(2+)). Ces électrons deviennent disponibles dans le circuit.

2. Réduction à l’électrode de cuivre (cathode) :

Cu^(2+) (aq) + 2e- → Cu(s)

Les ions de cuivre dans l'électrolyte gagnent deux électrons du circuit et se déposent sous forme d'atomes de cuivre sur l'électrode de cuivre.

Cette réaction redox crée une différence de potentiel entre les électrodes de zinc et de cuivre. L'électrode de zinc devient chargée négativement en raison de l'excès d'électrons, tandis que l'électrode de cuivre devient chargée positivement en raison des ions cuivre qui attirent les électrons. Cette différence de potentiel entraîne le flux d’électrons dans le circuit, générant un courant électrique.

L'intensité de la tension produite dépend de la différence de potentiels de réduction entre les matériaux de l'anode et de la cathode. Dans ce cas, le potentiel de réduction standard de Zn^(2+) / Zn est de -0,76 V, tandis que celui de Cu^(2+) / Cu est de +0,34 V. La tension globale de la cellule est approximativement la différence entre ces potentiels, soit environ 1,1 V.

L'utilisation d'autres métaux présentant des potentiels de réduction standard plus extrêmes peut produire des tensions de sortie plus élevées à partir des cellules voltaïques.