La quantité de chaleur absorbée ou libérée pour passer d`un état à l

Oxydo - 1/4
OXYDO REDUCTION
A
Les ions
L’étude des atomes de chlore et de sodium nous permet de dire que l’atome de
35
chlore 17 Cl possède sept électrons sur sa couche externe, alors que l’atome de
sodium
Na ne possède qu’un électron sur sa couche externe.
23
11
L’atome de sodium a tendance à perdre un électron pour le céder à l’atome de
chlore qui verra ainsi sa couche externe saturée.
Il y a donc transfert d’un électron de l’atome de sodium vers l’atome de chlore,
l’atome de sodium devient un ion positif, cation, Na+, l’atome de chlore devient un
ion négatif, anion, Cl-.
B
Concentration
La concentration molaire d’une solution est le quotient de la quantité de matière
dissoute par le volume de solution obtenue. Elle s’exprime en moles par litre.
Le pH caractérise la concentration en ion H3O+ d’une solution, noté [H3O+]. Pour
une solution neutre, la concentration des ions H3O+ est égale à celle des ions OH-,
c'est-à-dire : [H3O+] = [OH-] = 10-7 mol.l-1. Si une solution acide a un pH de 3,la
concentration en ions H+ est égale à [H3O+] = 10-3 mol.l-1.La concentration en ions
OH- est égale à [OH-] = 10-14/10-3 = 10-11 mol.l-1
C
Exemples
Lors de la combustion du sodium dans l’oxygène, le sodium passe de l’état Na à
l’état Na+, il perd un électron, l’oxygène passe de O à O2-, il gagne un électron. Le
bilan est donc :
2 Na
—>
2 Na+ + 2e- .
O + 2e—>
O2.
Ainsi :
2 Na + O
—>
2 Na+ + O2- .
Une lame de zinc est plongée dans une solution de sulfate de cuivre, de couleur
bleue. La lame de zinc se couvre peu à peu de cuivre métal tandis que la solution se
décolore. Les ions Cu2+ disparaissent, ils sont remplacés par des ions Zn2+. Le bilan
est donc :
Cu2+ + 2e- —>
Cu
.
2+
Zn
—>
Zn + 2e- .
Oxydo - 2/4
Ainsi :
D


Dans


Cu2+ + Zn
Cu + Zn2+
—>
.
Définition
Lorsqu’une réaction provoque une perte d’électrons, il s’agit d’une oxydation.
Lorsqu’une réaction provoque un gain d’électrons, il s’agit d’une réduction.
une réaction d’oxydo réduction :
Le corps qui perd des électrons est appelé le réducteur.
Le corps qui gagne des électrons est appelé l’oxydant.
—> Réduction
Oxydant + électrons
<—> Réducteur .
<— Oxydation
Dans une réaction d’oxydo réduction, il y a transfert d’électrons du réducteur
vers l’oxydant.
E
Couples redox
Un couple oxydant réducteur, ou couple rédox, est un couple (X/Y), X est
l’oxydant et Y son réducteur conjugué :
Oxydant (X) + électrons <—>
Réducteur (Y).
La réaction est donc :
Ainsi :
Oxydant (1) + n e- <—> Réducteur (1).
Réducteur (2)
<—> Oxydant (2) + n e-.
Oxydant (1) + Réducteur (2)
F
<—> Réducteur (1) + Oxydant (2)
Classification électrochimique des métaux
La classification suivante permet de prévoir les différentes possibilités de
réaction.
Pouvoir oxydant croissant de l’ion
Ag+
Cu2+
H 3O +
Pb2+
Fe2+
Zn2+
Al3+
Mg2+
Ag
Cu
H2
Pb
Fe
Zn
Al
Mg
Pouvoir réducteur croissant du métal
Oxydo - 3/4


Un oxydant peut oxyder tout réducteur placé au-dessous de lui dans la
classification ci-dessus.
Un oxydant est sans effet sur un réducteur placé en dessus de lui.
Règle de gamma :
Cu2+

Zn2+
Cu
Zn
L’oxydant le plus fort oxyde le réducteur le plus fort. Nous pouvons écrire en
suivant la circulation donnée par la flèche sur la lettre gamma. L’oxydant Cu2+
oxyde le réducteur Zn, nous aurons donc
Cu2+ + Zn
G
—>
Cu + Zn2+
.
La corrosion des métaux
La corrosion est l’action destructrice qu’exerce le milieu extérieur, notamment le
dioxygène, sur un métal. La corrosion électrochimique est une oxydation du métal.
La manifestation la plus courante et la plus nocive de la corrosion est la formation
de rouille sur les matériaux ferreux en présence d’humidité. La classification
précédente permet de prévoir les différentes possibilités de corrosion des
métaux et surtout comment les protéger. Nous pouvons dire que Ag2+ peut oxyder
le cuivre, le fer ainsi que tous les éléments placés sous lui. Pour protéger un métal,
il doit être mis en contact avec un métal plus réducteur que lui, ce métal plus
réducteur sera oxydé à la place du premier. Si un métal tel que le zinc est placé en
contact avec un métal comme l’acier, le zinc, plus réducteur que le fer de l’acier, le
protégera et sera oxydé à sa place, le zinc est donc sacrifié, le métal à protéger
reste donc intact par ce procédé.
H
Electrolyse
Une électrolyse consiste à faire passer un courant électrique entre deux
électrodes, l’anode où se produit l’oxydation et la cathode où il y a une réduction.
L’électrolyse est une réaction d’oxydo réduction provoquée, inverse de la réaction
spontanée entre les deux couples rédox.
Oxydo - 4/4
I
Exercices
A
Les pluies acides, responsables de la corrosion du zinc, métal utilisé pour la
fabrication des gouttières, contiennent des ions H3O+.
1 Déterminer, dans ce type de corrosion du zinc par les ions H 3O+, les couples
oxydant / réducteur en présence.
2 Ecrire la demi équation électronique d’oxydation du zinc et la demi équation
électronique de réduction des ions H3O+. En déduire l’équation bilan globale.
3 Proposer un autre métal moins sensible que le zinc à ce phénomène de corrosion.
B
Un fil de magnésium d’une masse égale à 2 g est totalement oxydé en ion
2+
Mg par une solution d’acide chlorhydrique.
1 Ecrire l’équations relative à l’oxydation, celle relative à la réduction et l’équation
bilan de la réaction.
2 Calculer le volume de dihydrogène dégagé.
C
Ecrire les deux ½ équations de la réaction d’oxydo réduction naturelle entre
les couples Fe2+/Fe et Cu2+/Cu.
D
Calculer le pH d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration égale à
0,2 mol.l-1, puis égale à 5.10-2 mol.l-1.
E
Ecrire l’équation bilan de la réaction chimique, si elle a lieu, lorsque l’on met
en présence du zinc métal et des ions Fe2+.
F
Ecrire l’équation bilan de la réaction chimique, si elle a lieu, lorsque l’on met
en présence du fer métal et des ions Zn2+.
G
Ecrire la réaction d’oxydo réduction naturelle entre les couples Hg2+/Hg et
Ag+/Ag. Est-il prudent de manipuler du chlorure de mercure si l’on porte un bijou
en argent ?
H
On place trois clous en fer dans de l’eau de javel pour réaliser une
expérience de corrosion accélérée. Le premier clou est entouré de cuivre, le
deuxième est tel quel, et le dernier est entouré de zinc. Sur le premier il y a
formation immédiate de rouille ; sur le deuxième, quelques traces de rouille
apparaissent, et enfin le dernier reste intact.
1 Placer dans l’ordre les trois métaux suivants, fer, cuivre et zinc, en allant du plus
réducteur vers le moins réducteur.
2 Pourquoi le dernier clou reste intact ?