Diaporama oxydoréduction

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Les réactions d’oxydoréduction

Oxydoréduction Oxydant et réducteur

Exemples

Cu + 2 Ag + → Cu 2+ + 2 Ag Cu 2+ + Fe → Cu + Fe 2+ Cu cède 2 électrons et chaque ion Ag + capte un électron Fe cède 2 électrons et chaque ion Cu 2+ capte 2 électrons

Une réaction d’oxydoréduction

est une réaction au cours de laquelle il y a échange d’électrons

Un oxydant

est une espèce chimique (atome, ion ou molécule) susceptible de capter au moins un électron. Exemples : Cu 2+ et Ag +

Un réducteur

est une espèce chimique (atome, ion ou molécule) susceptible de céder un ou plusieurs électrons.

Exemple : Cu et Fe

Oxydoréduction Oxydation et réduction

Exemples

Cu + 2 Ag Cu 2+ + → Cu 2+ + 2 Ag + Fe → Cu + Fe 2+

Un oxydant

est une espèce chimique (atome, ion ou molécule) susceptible de capter au moins un électron. Exemples : Cu 2+ et Ag +

Un réducteur

est une espèce chimique (atome, ion ou molécule) susceptible de céder un ou plusieurs électrons.

Exemple : Cu et Fe

Une oxydation

correspond à une perte d’électrons

Un réducteur est oxydé

Cu = Cu Fe = Fe 2+ 2+ + 2 e + 2 e -

Une réduction

correspond à un gain d’électrons.

Un oxydant est réduit

Cu 2+ + 2 e Ag + + e = Cu = Ag

Oxydoréduction Couple oxydant / réducteur

Cu + 2 Ag + → Cu 2+ + 2 Ag Cu 2+ + Fe → Cu + Fe 2+ L’oxydant Cu 2+

Cu 2+ / Cu .

et le réducteur Cu forment un

couple oxydant / réducteur :

L’oxydant Cu 2+

Cu 2+ + 2 e -

et le réducteur Cu sont liés par une

= Cu demi équation :

On appelle

couple oxydant/réducteur (couple rédox)

d’oxydoréduction.

, l’ensemble d’un oxydant et d’un réducteur qui se correspondent dans une demi-équation

Oxydoréduction Equilibrer une réaction redox en milieu acide

Réaction des ions fer II et des ions permanganate MnO 4 sachant que les couples sont : Fe 3+ / Fe 2+ et MnO 4 / Mn 2+ en milieu acide Fe 2+ = Fe 3+ + e -

x 5

MnO 4 +

8 H +

+

5 e -

= Mn 2+ +

4 H 2 O 5

Fe 2+ + MnO 4 +

8

H + →

5

Fe 3+ + Mn 2+ +

4

H 2 O Pour équilibrer la demi-équation du couple MnO 4 / Mn 2+

l'élément qui s'oxyde

on équilibre : (ou se réduit) ici Mn déjà équilibré l'élément

oxygène

avec les molécules d'eau

H 2 O

(ici 4 O dans MnO 4 donc 4 H 2 O) l'élément

hydrogène

avec les ions

H +

si on est en milieu acide (ici 4 H 2 O donc 8 H + ) les

charges

avec les

électrons

(ici 2 charges + à gauche et 7 charges + à droite donc il faut mettre 5 charges négatives à droite soit 5 e-).

Les piles La pile Daniell

Zn

-

e A R Electrode I Pont salin NO 3 + NH 4 + e I

+

Cu Electrode Zn 2+ + SO 4 2 Cu 2+ + SO 4 2 Demi pile Demi pile Zn = Zn 2+ + 2 e I I Cu 2+ + 2 e = Cu N

-

P

+

Cu 2+ + Zn = Cu + Zn 2+ . La réaction bilan de la pile est

la réaction spontanée

entre les deux couples.

Pile formée

Zn / Zn 2+ // Cu 2+ / Cu

Les piles Force électromotrice

électrode (+) électrode (-) f.e.m.

demi équations électroniques et équation de la réaction dans la pile

Cu Zn 1,1 V Cu 2+ + 2 e = Cu Zn = Zn 2+ Cu 2+ + 2 e + Zn = Cu + Zn 2+ Cu 2+ / Cu // Ag / Ag + Ag Cu 0,42 V Cu = Cu 2+ Ag + + e + 2 e = Ag Cu + 2 Ag + = Cu 2+ + 2 Ag

Force électromotrice donnée pour une concentration de 1 mol.L

-1

La force électromotrice E d’une pile

est la différence de potentiel entre le pôle positif et le pôle négatif de la pile lorsque l’intensité du courant est nulle

E = V P - V N = U PN lorsque I = 0 La force électromotrice

d’une pile dépend

des couples utilisés

pour réaliser la pile et de

la concentration des solutions

. En chimie,

le potentiel d’un couple oxydant / réducteur est noté E(ox/red)

Potentiel d’oxydoréduction Electrode standard à hydrogène

Un voltmètre mesure une tension donc une différence de potentielle.

Le potentiel d’une électrode ne peut être mesuré que par rapport à une

électrode de référence

.

L’électrode de référence choisie est

l’électrode standard à hydrogène, notée E.S.H.,

qui met en jeu le couple

H + / H 2

.

Elle est constituée d’une lame de platine plongeant dans une solution de pH = 0, dans laquelle barbote du dihydrogène gazeux, à la pression P° = 1,00 bar.

Son potentiel standard est donc égal à 0 V E °(H + /H 2 ) = 0,00 V

:

Potentiel d’oxydoréduction Définition

Le potentiel d’oxydoréduction E d’un couple oxydant réducteur

, (potentiel rédox), est la différence de potentiel entre la demi-pile du couple considéré et l’électrode standard à hydrogène.

Lorsque tous les constituants sont dans les conditions standard (solutions de concentrations égales à 1 mol.L

-1 et gaz à la pression de 1 bar), on obtient les

potentiels standard notés E

° qui sont notés dans les tables.

Un oxydant est d’autant plus fort que son potentiel standard est grand.

Un réducteur est d’autant plus fort que son potentiel standard est petit

.

Potentiel d’oxydoréduction Tableau de potentiels standard

Potentiel d’oxydoréduction Prévision du sens d’une réaction

La

réaction spontanée

entre deux couples rédox est la réaction de

l’oxydant le plus fort ,

correspondant

au potentiel d’oxydoréduction le plus élevé ,

avec le

réducteur le plus fort ,

correspondant au

potentiel l’oxydoréduction le plus faible .

Quelles sont les réactions spontanées possibles entre les couples suivants pris deux à deux dans les conditions standard ?

E ° (Cu 2+ / Cu) = 0,35 V ; E ° (Fe 2+ / Fe) = - 0,44 V ; E ° (Ag+ / Ag)= 0,80 V Ag + Cu 2+ Cu + 2 Ag Fe + 2 Ag + Cu 2+ + → Cu 2+ → Fe 2+ + 2 Ag + 2 Ag + Fe → Cu + Fe 2+ Fe 2+ E Ag Cu Fe