Oxydoréduction et corrosion
Oxydant, réducteur et couple redox, demi-équations et transfert d'électrons, action d'un acide ou d'un ion métallique sur un métal, corrosion du fer et protections, désinfectants oxydants, principe d'une pile.
1. Oxydants et réducteurs
Définition
Un réducteur est une espèce qui peut céder des électrons ; un oxydant peut en capter. Un couple oxydant/réducteur s'écrit $\text{Ox}/\text{Red}$ avec la demi-équation $\text{Ox} + n\,e^- = \text{Red}$. Exemples : $\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}$ : $\text{Cu}^{2+} + 2e^- = \text{Cu}$ ; $\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}$.
Propriété · Réaction d'oxydoréduction
C'est un transfert d'électrons du réducteur d'un couple vers l'oxydant d'un autre couple. Le réducteur est oxydé, l'oxydant est réduit. Exemple : $\text{Fe} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + \text{Cu}$.
Expérience · Clou de fer dans une solution de sulfate de cuivre
2. Corrosion et protection
Propriété · La rouille
En présence de dioxygène et d'eau (surtout salée), le fer s'oxyde en rouille (oxydes et hydroxydes de fer III) ; la rouille est poreuse et la corrosion se poursuit en profondeur. Protections : peinture, graissage, galvanisation (couche de zinc, qui s'oxyde à la place du fer), acier inoxydable (chrome).
3. Applications
Propriété · Désinfectants et piles
L'eau de Javel (ion hypochlorite $\text{ClO}^-$) et l'eau oxygénée ($\text{H}_2\text{O}_2$) sont des oxydants : ils détruisent les micro-organismes. Une pile exploite une réaction d'oxydoréduction : les électrons passent du réducteur à l'oxydant par le circuit extérieur.
Attention · Sécurité
Ne jamais mélanger eau de Javel et produits acides (détartrants) : il se forme du dichlore, gaz très toxique. Les piles usagées se recyclent (métaux toxiques).
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Exercices corrigés
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Définitions
★☆☆Qu'est-ce qu'un oxydant ? un réducteur ?
Écrire une demi-équation
★☆☆Écrire la demi-équation du couple $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$.
Couple de l'argent
★☆☆Écrire la demi-équation du couple $\text{Ag}^+/\text{Ag}$.
Identifier l'oxydant
★☆☆Dans le couple $\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}$, quel est l'oxydant ?
Expérience du clou
★★☆Dans l'expérience du cours, quelle espèce est oxydée ? réduite ?
Couleur de la solution
★★☆Pourquoi la solution se décolore-t-elle ?
Équation bilan
★★☆Écrire l'équation de la réaction entre le zinc et les ions cuivre II.
Prévoir une réaction
★★☆D'après la classification du cours, le cuivre réagit-il avec une solution d'ions $\text{Zn}^{2+}$ ?
Métal et acide
★★☆On met du zinc dans de l'acide chlorhydrique : un gaz se dégage. Lequel ? Équation ?
L'or
★☆☆Pourquoi l'or ne s'oxyde-t-il pas à l'air ?
Conditions de corrosion
★☆☆Quelles sont les conditions favorisant la rouille ?
Galvanisation
★★☆Pourquoi une couche de zinc protège-t-elle le fer, même rayée ?
Matériel médical
★★☆Pourquoi les instruments médicaux sont-ils en acier inoxydable ?
Javel
★★☆Quel est le rôle oxydant de l'eau de Javel ?
Mélange interdit
★★☆Pourquoi ne faut-il jamais mélanger Javel et détartrant ?
Eau oxygénée
★☆☆Quel usage a l'eau oxygénée à $10$ volumes dans une trousse de soins ?
Pile
★★☆Dans une pile zinc–cuivre, quel métal perd des électrons ?
Recyclage
★☆☆Pourquoi rapporter les piles usagées en point de collecte ?
Nombre d'électrons
★★★Combien d'électrons sont échangés quand $1$ mol de fer est oxydée en ions $\text{Fe}^{2+}$ ?
Vrai ou faux
★★☆a) Le réducteur est oxydé. b) La rouille protège le fer. c) Une pile transforme de l'énergie chimique en énergie électrique.
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