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Thème C-II : Antiseptiques et désinfectants Chapitre C-4 : Les réactions d’oxydoréduction Chapitre C-4 : Les réactions d’oxydoréduction I. Mise en évidence expérimentale Expérience 1 : On plonge un fil de cuivre métallique (atomes Cu) dans une solution de nitrate d’argent incolore (qui contient des ions argent Ag+). Observations : - Dépôt d’argent métallique sur le cuivre - Teinte bleue de la solution due aux ions Cu2+. Interprétations : - Le cuivre passe de la forme d’atomes Cu à la forme d’ions Cu2+ : Cu Cu2+ + 2 e- L’argent passe de la forme d’ions Ag+ incolore à la forme d’atomes Ag : Ag+ + e- Ag Conclusions : - Les atomes de cuivre ont perdu des électrons. Les ions argent ont gagné des électrons. - Les atomes Cu et les ions Ag+ se sont donc échangé des électrons. II. Définitions 1) Réaction d’oxydoréduation Une réaction d’oxydoréduction correspond à un échange d’électrons entre deux espèces chimiques. 2) Oxydant et réducteur Un oxydant est une espèce chimique susceptible de capter un ou plusieurs électrons. Un réducteur est une espèce chimique susceptible de céder un ou plusieurs électrons. 3) Oxydation et réduction Lorsqu’un oxydant capte des électrons on dit qu’il est réduit. La réaction associée est une réduction. Lorsqu’un réducteur cède des électrons on dit qu’il est oxydé. La réaction associée est une oxydation. III. Les couples redox 1) Mise en évidence Expérience 2 : On introduit une lame de fer (atomes Fe) dans une solution de sulfate de cuivre bleue (qui contient des ions cuivre Cu2+). Observations : - Dépôt de cuivre métallique sur le fer - Teinte verte de la solution due aux ions Fe2+. Interprétations : - Le cuivre passe de la forme d’ions Cu2+ à la forme d’atomes de cuivre Cu : Cu2+ + 2 e- Cu - Le fer passe de la forme d’atomes Fe à la forme d’ions Fe2+ : Fe Fe2+ + 2 e Conclusions : - Les atomes de fer ont perdu des électrons et les ions cuivre ont gagné des électrons. - Les atomes Fe et les ions Cu2+ se sont donc échangés des électrons. 2) Le cas du cuivre Le cuivre peut passer de la forme atomique Cu à la forme ionique Cu 2+ dans un sens ou dans l’autre en gagnant ou en perdant des électrons : PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS – PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS – PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS – PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS Thème C-II : Antiseptiques et désinfectants Chapitre C-4 : Les réactions d’oxydoréduction Cu Cu2+ + 2 e- et Cu2+ + 2 e- Cu On dit que Cu et Cu2+ forment un couple oxydant/réducteur noté Cu2+/Cu. 3) Définition Un couple oxydant/réducteur est constitué par un oxydant et un réducteur susceptibles de s’échanger un ou plusieurs électrons (e-). On dit alors que l’oxydant et le réducteur sont conjugués. Un couple oxydant/réducteur est toujours noté Ox/Red. Ox est le symbole de l’oxydant. Red est le symbole du réducteur. 4) Demi-équation d’oxydoréduction Pour signifier qu’il est possible de passer de l’oxydant au réducteur et inversement selon les conditions expérimentales on écrit une demi-équation d’oxydoréduction du type Ox + n e- = Red L’écriture d’une demi-équation d’oxydoréduction doit respecter la conservation des éléments chimiques et de la charge électrique. Pour écrire rapidement la demi-équation d'un couple on utilise la méthode suivante : - Équilibrer l'élément principal - Équilibrer l'élément oxygène O avec H2O (solution aqueuse) ; - Équilibrer l'élément hydrogène H avec H+(aq) (milieu acide) ; - Équilibrer les charges électriques avec les électrons (e-). 5) Exemples Cu2+(aq)/Cu(s) : Cu2+(aq) + 2 e- = Cu(s) Ag+(aq)/Ag(s) : Ag2+(aq) + e- = Ag(s) Fe2+(aq)/Fe(s) : Fe2+(aq) + 2 e- = Fe(s) Zn2+(aq)/Zn(s) : Zn2+(aq) + 2 e- = Zn(s) Fe3+(aq)/ Fe2+(aq) : Fe3+(aq) + e- = Fe2+(aq) H+(aq)/H2(g) : 2 H+(aq) + 2 e- = H2(g) I2(aq)/I-(aq): I2(aq) + 2 e- = 2 I-(aq) MnO4-(aq)/Mn2+(aq) : MnO4-(aq) + 8 H+(aq) + 5 e- = Mn2+(aq) + 4 H2O(l) IV. Les réactions d’oxydoréduction 1) Equation bilan Une réaction d’oxydoréduction fait intervenir deux couples oxydant/réducteur. L’équation bilan d’une réaction d’oxydoréduction correspond à une réaction chimique réelle. Pour l’obtenir, on utilise la méthode suivante : a) on écrit les couples mis en jeu ainsi que leurs demi-équations b) on réécrit ces demi-équations dans le sens adapté pour que les réactifs soient à gauche c) on les multiplie par des coefficients adaptés pour que égaliser le nombre d’électrons échangés d) on les additionne de manière à éliminer les électrons (e-) Pour l’expérience 1, on a fait intervenir les couples Cu2+(aq)/Cu(s) : Cu2+(aq) + 2 e- = Cu(s) Ag+(aq)/Ag(s) : Ag2+(aq) + e- = Ag(s) On écrit : Cu(s) = Cu2+(aq) + 2 e- (x 1) PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS – PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS – PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS – PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS Thème C-II : Antiseptiques et désinfectants Chapitre C-4 : Les réactions d’oxydoréduction Ag+(aq) + e= Ag(s) (x 2) ______________________________ Cu(s) + 2 Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2 Ag(s) On voit bien grâce à l’équation de la réaction qu’il s’agit d’un transfert d’électrons : réduction (perte de 2 e-) Cu(s) + 2 Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2 Ag(s) oxydation (gain de 2 e-) Ce transfert d’électrons se fait directement et il n’apparaît plus d’électrons dans l’équation bilan d’une réaction d’oxydoréduction. 2) Comment prévoir le sens de la réaction spontanée entre deux couples a) Le pouvoir oxydant Chaque oxydant est caractérisé par une grandeur appelé le pouvoir oxydant (PO). Pour prévoir le sens de la réaction d’oxydoréduction spontanée entre 2 couples, on classe ceux-ci en fonction du pouvoir oxydant (PO) de leur oxydant. La réaction naturelle est celle qui fait intervenir l’oxydant le plus oxydant b) La règle du gamma Le classement des couples se fait sur un axe vertical vers le haut avec l’oxydant à gauche et le réducteur à droite. Plus le pouvoir oxydant du couple est fort plus il est haut sur l’axe. L’oxydant du couple du haut réagit avec le réducteur du couple du bas pour former le réducteur du couple du haut et l’oxydant du couple du bas. Il se dessine la lettre grecque « gamma » à l’endroit : c) Exemples Que donne la réaction entre le métal fer et les ions argent ? Que donne la réaction entre le métal fer est les ions zinc ? Que donne la réaction entre le métal zinc et les ions cuivre ? V. Exercices 1) Ecrire l’équation bilan de la réaction d’oxydoréduction entre le dichlore et les ions iodure. 2) Ecrire l’équation bilan de la réaction d’oxydoréduction entre le dihydrogène et les ions fer. 3) Ecrire l’équation bilan de la réaction d’oxydoréduction entre les ions mercure et les ions thiosulfate. PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS – PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS – PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS – PHYSIQUE - CHIMIE Tale SMS
