Oxydoréduction
Oxydants et réducteurs, couples oxydant/réducteur, demi-équations électroniques, équation d'une réaction d'oxydoréduction.
1. Oxydants et réducteurs
Définition
Un oxydant est une espèce capable de capter des électrons ; un réducteur est une espèce capable d'en céder. Une oxydation est une perte d'électrons, une réduction un gain d'électrons.
Définition · Couple et demi-équation
Un oxydant et un réducteur liés par un échange d'électrons forment un couple Ox/Red, associé à la demi-équation : $\text{Ox} + n\,e^- = \text{Red}$.
Exemple
$\text{Cu}^{2+} + 2e^- = \text{Cu}$ (couple $\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}$) ; $\text{Zn}^{2+} + 2e^- = \text{Zn}$ ; $2\text{H}^+ + 2e^- = \text{H}_2$ ; $\text{Fe}^{3+} + e^- = \text{Fe}^{2+}$.
Méthode · Ajuster une demi-équation en milieu acide
- Ajuster les éléments autres que O et H.
- Ajuster O avec des molécules $\text{H}_2\text{O}$.
- Ajuster H avec des ions $\text{H}^+$.
- Ajuster les charges avec des électrons.
Exemple : $\text{MnO}_4^- + 8\text{H}^+ + 5e^- = \text{Mn}^{2+} + 4\text{H}_2\text{O}$.
2. Réaction d'oxydoréduction
Propriété
Une réaction d'oxydoréduction est un transfert d'électrons du réducteur d'un couple vers l'oxydant d'un autre couple. On combine les deux demi-équations de sorte que les électrons cédés et captés soient en même nombre : ils n'apparaissent pas dans l'équation finale.
Expérience · Lame de zinc dans une solution de sulfate de cuivre
Exemple · Combiner des demi-équations
Réaction entre $\text{Fe}^{2+}$ et $\text{MnO}_4^-$ : on multiplie $\text{Fe}^{2+} = \text{Fe}^{3+} + e^-$ par $5$ :
$$\text{MnO}_4^- + 8\text{H}^+ + 5\,\text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\text{H}_2\text{O} + 5\,\text{Fe}^{3+}$$⚠️ Une erreur dans ce cours ? Signalez-la
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Identifier
★☆☆Dans la réaction $\text{Zn} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{Cu}$, identifier l'oxydant, le réducteur et les couples mis en jeu.
Écrire une équation
★★☆Écrire l'équation de la réaction entre l'aluminium Al et les ions $\text{H}^+$ (couples $\text{Al}^{3+}/\text{Al}$ et $\text{H}^+/\text{H}_2$).
Demi-équation
★★★Écrire la demi-équation du couple $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}/\text{Cr}^{3+}$ en milieu acide.
Vocabulaire
★☆☆Compléter : un oxydant … des électrons ; une oxydation est une … d'électrons ; le réducteur est …
Couples
★☆☆Écrire les demi-équations des couples $\text{Ag}^+/\text{Ag}$, $\text{Al}^{3+}/\text{Al}$ et $\text{I}_2/\text{I}^-$.
Oxydant ou réducteur ?
★☆☆Dans $\text{Fe} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Fe}^{2+} + \text{H}_2$, qui est oxydé ? qui est réduit ?
Équation simple
★★☆Écrire l'équation de la réaction entre le cuivre et les ions argent (couples $\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}$ et $\text{Ag}^+/\text{Ag}$).
Demi-équation en milieu acide
★★☆Ajuster la demi-équation du couple $\text{O}_2/\text{H}_2\text{O}$ en milieu acide.
Eau oxygénée
★★★Écrire la demi-équation du couple $\text{H}_2\text{O}_2/\text{H}_2\text{O}$ puis celle du couple $\text{O}_2/\text{H}_2\text{O}_2$ (milieu acide).
Permanganate et eau oxygénée
★★★Écrire l'équation de la réaction entre $\text{MnO}_4^-$ et $\text{H}_2\text{O}_2$ (couples $\text{MnO}_4^-/\text{Mn}^{2+}$ et $\text{O}_2/\text{H}_2\text{O}_2$).
Diiode et thiosulfate
★★★Écrire l'équation entre $\text{I}_2$ et $\text{S}_2\text{O}_3^{2-}$ (couples $\text{I}_2/\text{I}^-$ et $\text{S}_4\text{O}_6^{2-}/\text{S}_2\text{O}_3^{2-}$).
Exploiter l'expérience
★★☆Dans l'expérience du cours, pourquoi la solution se décolore-t-elle ? Quel test met en évidence les ions $\text{Zn}^{2+}$ ?
Métaux et acide
★★☆Le zinc réagit avec l'acide chlorhydrique, mais pas le cuivre. Écrire l'équation pour le zinc.
Quantités
★★☆On plonge $0{,}65$ g de zinc ($M = 65$ g/mol) dans un excès de sulfate de cuivre. Quelle masse de cuivre se dépose ($M = 63{,}5$ g/mol) ?
Électrons échangés
★★☆Combien de moles d'électrons sont échangées quand $0{,}020$ mol d'aluminium sont oxydées en $\text{Al}^{3+}$ ?
Rouille
★★☆La corrosion du fer par le dioxygène en milieu humide commence par $\text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{2+}$. Le fer est-il oxydé ou réduit ? Quel est l'oxydant ?
Nombre d'oxydation intuitif
★★☆Dans $\text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{3+}$, le fer gagne-t-il ou perd-il un électron ? Est-ce une oxydation ?
Javel
★★★L'ion hypochlorite $\text{ClO}^-$ est l'oxydant du couple $\text{ClO}^-/\text{Cl}^-$. Écrire la demi-équation en milieu acide.
Pile
★★★Dans une pile zinc-cuivre, les électrons circulent dans le fil du zinc vers le cuivre. Quelle électrode est le siège de l'oxydation ?
Vrai ou faux
★★☆a) Un réducteur capte des électrons. b) Les électrons apparaissent dans l'équation bilan. c) Dans une oxydoréduction, il y a transfert d'électrons.
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