Mesure en chimie/Réactions d'oxydoréduction
Introduction
[modifier | modifier le wikicode]Les réactions acides bases correspondent à un échange de protons entre un acide et une base.
Les réactions d'oxydoréduction font intervenir les électrons.
Définitions
[modifier | modifier le wikicode]Réducteurs
[modifier | modifier le wikicode]Un réducteur est une espèce capable de céder un ou plusieurs électrons. Quand le réducteur cède un ou plusieurs électrons, il s'oxyde.
Le sodium Na est capable de céder un électron. C’est donc un réducteur.
- Na(s) = Na+(aq) + e-
Oxydants
[modifier | modifier le wikicode]Un oxydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons. Quand l'oxydant capte un ou plusieurs électrons, il se réduit.
L'ion fer (III) Fe3+ est capable de capter un électron pour se transformer en ion fer (II) Fe2+. C’est donc un oxydant.
Fe3+(aq)+ e- = Fe2+(aq)
Couple oxydant/réducteur
[modifier | modifier le wikicode]Définition
[modifier | modifier le wikicode]Un couple oxydant/réducteur est l’ensemble d'un oxydant et d'un réducteur qui sont conjugués dans les réactions d'oxydoréduction.
Ils sont liés par une demi-équation d'oxydoréduction : l'ajout d'une quantité n d'électrons à un oxydant va donner un réducteur (son réducteur conjugué). On écrit :
- Ox + n.e- = Red
- Considérons la réaction entre le métal zinc et une solution de sulfate de cuivre II
- Dans cette réaction les ions cuivre II joue le rôle d'oxydant.
- Considérons la réaction entre le métal cuivre et une solution de nitrate d'argent
- Dans cette réaction le métal cuivre joue le rôle de réducteur en présence d'ion Ag+.
Conclusion : on dira donc que les ions Cu²+ et le cuivre métallique appartiennent à un couple oxydant/réducteur noté :
- Cu2+/Cu
et caractérisé par la demi équation :
- Cu2+ + 2e- = Cu
Généralisation :
- Un couple va donc s'écrire :
- Ox/Red
- Un couple va donc être caractérisé par la demi équation :
- Ox + ne- = Red
Équation d'une réaction
[modifier | modifier le wikicode]Une réaction d'oxydoréduction met en jeu deux couples d'oxydant/réducteur. Au cours de cette réaction, l'oxydant d'un couple réagit avec le réducteur de l'autre couple.
| Ox₁/Red₁ | soit | Ox₁ + n₁e = Red₁ |
Ox₂/Red₂ soit Ox₂ + n₂e = Red₂
et on a donc l'équation suivante ( l'expérience indique dans quel sens se passe la réaction ) :
- n₂Ox₁ + n₁Red₂ → n₂Red₁ + n₁Ox₂
Exemples de couples oxydant/réducteur
[modifier | modifier le wikicode]| Couple | Oxydant | Réducteur | Demi-équation d'oxydoréduction |
|---|---|---|---|
| Na⁺/Na | ion sodium | sodium | Na⁺ + e⁻ = Na |
| Cu²⁺/Cu | ion cuivre II | cuivre | Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu |
| Mg²⁺/Mg | Mg²⁺ + 2e⁻ = Mg | ||
| Zn²⁺/Zn | ion zinc II | zinc | Zn²⁺ + 2e⁻ = Zn |
| Al³⁺/Al | ion aluminium III | aluminium | Al³⁺ + 3e⁻ = Al |
| I₂/I⁻ | diiode | ion iodure | I₂ + 2e⁻ = 2I⁻ |
| Fe³⁺/Fe²⁺ | ion fer III | ion fer II | Fe³⁺ + e⁻ = Fe²⁺ |
| S₄O₆²⁻/S₂O₃²⁻ | ion tétrathionate | ion thiosulfate | S₄O₆²⁻ + 2e⁻ = 2S₂O₃²⁻ |
| MnO4⁻/Mn²⁺ | ion permanganate | ion manganèse | MnO4⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ = Mn²⁺ + 4 H2O |
Exemples de réaction
[modifier | modifier le wikicode]Réaction entre les ions iodure et les ions Fer III
[modifier | modifier le wikicode]Les couples oxydant/réducteur présents dans la réaction :
I₂/I⁻
Fe³⁺/Fe²⁺
Les demi-équations correspondantes :
- I₂ + 2e⁻ = 2I⁻
- Fe³⁺ + e⁻ = Fe²⁺
L'équation de la réaction :
- 2I⁻ + 2Fe³⁺ → I₂ + 2Fe²⁺
Remarque : les ions Fe²⁺ sont mis en évidence par le précipité vert donné en présence des ions OH⁻ apportés par la soude.
La diiode en solution peut être mise en évidence par une réaction d'oxydoréduction entre les couples :I₂/I⁻ et S₄O₆²⁻/S₂O₃²⁻
Réaction d'un acide sur un métal
[modifier | modifier le wikicode]L'acide chlorhydrique réagit sur la plupart des métaux pour donner l'ion métallique correspondant et un dégagement de dihydrogène H₂ sauf pour l'Argent, l'Or et le Cuivre.
- Réaction de l'acide chlorhydrique sur l'aluminium
1. Les couples :
- Al³⁺/Al
- H⁺/H₂
2. Les demi-équations :
- Al³⁺ + 3e⁻ = Al
- 2H⁺ + 2e⁻ = H₂
3. Équation de la réaction :
- 2Al + 6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂
Couples MnO₄⁻/Mn²⁺ et Fe³⁺/Fe²⁺
[modifier | modifier le wikicode]MnO₄⁻ : ion permanganate (⇒ violet en solution )
Mn²⁺ : ion manganèse (⇒ incolore en solution)
Fe³⁺ : ion fer III (⇒ vert pâle en solution)
Fe²⁺ : ion fer II (⇒ rouille en solution)
Expérience :
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe²⁺, on observe une décoloration due à la formation des ions Mn²⁺ (en milieu acide sulfurique) :
1. Les couples :
- MnO₄⁻/Mn²⁺
- Fe³⁺/Fe²⁺
2. Les demi-équations :
- MnO4⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ = Mn²⁺ + 4H2O
- Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺
3. Équation de la réaction :
- MnO4⁻ + 8H⁺ + 5Fe²⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ +4H₂O
Méthodes
[modifier | modifier le wikicode]Écrire une demi équation d'oxydoréduction
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- Écrire une demi-équation d'oxydoréduction
Soit le couple d'oxydoréduction Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺
- Cr₂O₇²⁻ est l'ion dichromate
- Cr³⁺ est l'ion chrome III
1.) Cr₂O₇²⁻ ↔ Cr³⁺
2.) Cr₂O₇²⁻ ↔ 2Cr³⁺
3.) Cr₂O₇²⁻ ↔ 2Cr³⁺ + 7H₂O
4.) Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ ↔ 2Cr³⁺ + 7H₂O
5.) Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ = 2Cr³⁺ + 7H₂O
- Écrire une demi-équation d'oxydoréduction
Soit le couple d'oxydoréduction MnO₄⁻/Mn²⁺
1.) MnO4- ↔ Mn²⁺
2.) MnO₄⁻ ↔ Mn²⁺ (l'élément Mn est déjà équilibré )
3.) MnO₄⁻ ↔ Mn²⁺ + 4H₂O
4.) MnO₄⁻ + 8H⁺ ↔ Mn²⁺ + 4H₂O
5.) MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ = Mn²⁺ + 4H₂O
Écrire l'équation d'une réaction d'oxydoréduction
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