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.
- 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.
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
- 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.
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)
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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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
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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