Réaction d'oxydo-réduction
A / Exemple de réaction d'oxydo-réduction (ou réaction rédox)
1 / Réalisation de la transformation chimique
On immerge de la paille fer dans une solution de sulfate de cuivre (II).
Au bout de quelques secondes on observe alors sur la paille de fer un dépôt brun rouge et après une durée suffisamment longue on observe la décoloration de la solution de sulfate de cuivre (II).
2 / Caractérisation des produits formés
Le dépôt métallique rouge-brun sur la paille de fer est identifié comme étant un dépôt de cuivre métallique. La solution incolore est filtrée puis traitée avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium. Il apparaît un précipité vert d'hydroxyde de fer (II).
L'équation de la réaction peut alors s'écrire : ………………………………………………………………
3 / Interprétation de la transformation chimique
Au cours de cette transformation :
Le fer …………………… électrons. C'est un …………………………….
……………………………………….
L'ion cuivre (II) …………………………. électrons. C'est un …………………………..
………………………………………..
Il apparaît donc que cette réaction mettant en jeu un oxydant et un réducteur, ou réaction rédox, consiste en un transfert de deux électrons du réducteur Fe(s) à l'oxydant Cu2+(aq).
On écrira:
Au cours de cette transformation le réducteur Fe(s) est oxydé et l'oxydant Cu2+(aq) est réduit.
B / Généralisation: théorie des oxydants et des réducteurs
1 / Définitions et exemples
a / Les réducteurs
Un réducteurs est une espèce susceptible de …………………………………………………………………..
Par exemple:
Le zinc est un réducteur car il est capable de ………………….. deux électrons en donnant l'ion zinc (II).
Donc : ...............................................................
L'ion fer (II) est un réducteur car il est capable de ……………………. un électron en donnant l'ion fer (III).
Donc : .................................................................
b / Les oxydants
Un oxydant est une espèce susceptible de ………………………………………………………………………..….
Par exemple:
L'ion tétrathionate (S4O62-(aq)) est un oxydant car il est capable de …………………. deux électrons en donnant l'ion thiosulfate(S2O32-(aq)).
Donc : ………………………………………………………………………………………
L'ion permanganate (MnO4-(aq)) est un oxydant en milieu acide car il est capable de ……………….. cinq électrons en donnant l'ion manganèse (II) (Mn2+(aq)).
Donc : …………………………………………………………………………………………………………
c / Remarques
Les écritures précédentes sont appelées demi-équations d'oxydoréduction (ou demi-équations redox).
L'écriture correcte de ces demi-équations rédox est fondée sur les lois de conservation des éléments d'une part et de la charge électrique d'autre part.
d / Oxydation et réduction
Une oxydation est une ……………….. d’électrons.
Une réduction est un ………………… d’électrons.
Remarque :
Les électrons ne peuvent exister libres en solution aqueuse. Une oxydation est donc toujours accompagnée d’une réduction.
2 / Couple oxydant / réducteur ou couple rédox
a / Définition
Un couple oxydant / réducteur est l'ensemble formé par un oxydant et un réducteur qui se correspondent dans la même demi-équation rédox.
Donc : ………………………………………………………………………………..
b / Exemples
Les exemples suivants sont à connaître.
c / Situation des oxydants et des réducteurs dans le tableau périodique des éléments
Les principaux oxydants sont les corps simples correspondant aux éléments situés à droite du tableau périodique des éléments (O2, Cl2 etc...).
Les principaux réducteurs sont les métaux, en particulier ceux de la colonne I (métaux alcalins) et de la colonne II (métaux alcalino-terreux).
C / Réaction d'oxydoréduction (ou réaction rédox)
1 / Demi-équations d'oxydoréduction
L'écriture des demi-équations rédox est fondée sur les lois de conservation des éléments et des charges électriques.
On peut ainsi définir une méthode générale pour équilibrer une demi-équation d’oxydo réduction :
Étape 1 : Écrire l’équation en plaçant l’oxydant à gauche et le réducteur à droite du signe égal.
Étape 2 : Équilibrer les nombres d’atomes de l’élément commun à l’oxydant et au réducteur.
Étape 3 : Équilibrer les nombres d’atomes d’oxygène en ajoutant des molécules d’eau.
Étape 4 : Équilibrer les nombres d’atomes d’hydrogène avec des ions H+ (aq).
Étape 5 : Équilibrer les charges électriques en utilisant des électrons e-.
a / Premier exemple
On considère le couple Fe3+(aq) / Fe2+(aq) et l'on veut écrire la demi-équation rédox correspondante.
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On écrit: |
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Les éléments sont équilibrés. Il faut équilibrer les charges.
On utilise les électrons. |
..................................................... |
b / Deuxième exemple
On considère le couple MnO4-(aq) / Mn2+(aq) et l'on veut écrire la demi-équation d'oxydoréduction correspondante.
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On écrit: |
……………………………………………………………………………………… |
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L'élément manganèse est équilibré.
Il faut équilibrer l'élément oxygène.
En milieu aqueux cela se fait avec l'eau. |
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Il faut équilibrer l'élément hydrogène
introduit par l'eau.
En milieu acide on utilise H+(aq) (ou H3O+) |
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Il reste à équilibrer les charges électriques.
On utilise pour cela les électrons. |
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2 / Les réactions d'oxydoréduction
Une réaction d'oxydoréduction met en jeu deux couple rédox. Elle consiste en un transfère d'un ou plusieurs électron(s) du réducteur de l'un des couples à l'oxydant de l'autre couple.
Tous les électrons cédés par le réducteur du premier couple sont captés par l'oxydant du deuxième couple. Par conséquent il n'apparaît aucun électron dans l'équation de la réaction.
On écrira :
Par exemple on veut écrire l'équation de l'oxydation des ions fer (II) par les ions permanganate en milieu acide.
On écrira :
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