Thème 1 : L’oxydoréduction Chapitre 1 : Les réactions d’oxydoréduction Présentation sommaire des métaux et de leurs ions Un métal est un corps simple, donc formé d’un seul élément. Il possède une bonne conductibilité électrique et thermique et peut réfléchir la lumière ce qui est responsable de son éclat particulier, appelé éclat métallique. Le métal est représenté par le symbole de l’élément auquel il correspond. Tous les atomes métalliques peuvent au cours d’une réaction chimique céder des électrons et donner des ions positifs, appelés cations. Action des acides sur les métaux Réaction entre une solution diluée d’acide chlorhydrique et le fer Les ions hydronium H3O+ provenant de l’acide donnent un dégagement de dihydrogène : chacun d’eux a capté un électron selon l’équation de demi-réaction : 2 H3O+ + 2 e- → H2(g) + 2 H2O Le fer métallique donne naissance à des ions Fe2+ : chaque atome de fer a donc cédé deux électrons. Cette transformation peut être représentée par l’équation de la demi-réaction : Fe (sd) → Fe 2+ +2 eL’équation chimique de la réaction entre le fer et les ions hydronium est obtenue en combinant les deux équations précédentes : Fe (sd) + 2 H3O+ → Fe2++ H2 (g) + 2 H2O Cette réaction est appellée réaction d’oxydoréduction Le fer Fe qui cède des électrons est un réducteur. L’ion hydronium H3O+ qui capte un électron est un oxydant. 1 Action d’un cation métallique sur un métal Réaction entre une solution contenant l’ion argent (I) et le cuivre Les ions Ag+ réagissent avec le cuivre métallique Cu pour donner un dépôt d’argent métallique et des ions Cu2+. Au cours de cette réaction, le cuivre est transformé en ions cuivre Cu 2+ selon l’équation de la demi-réaction: Cu (sd) → Cu2+ + 2 e- (a) Les ions argent Ag+ sont transformés en argent métallique Ag selon l’équation de la demiréaction: Ag+ + e- → Ag (sd) (b) On multiplie l’équation (b) par 2, pour avoir le même nombre d’électrons dans les deux équations. 2Ag+ + 2e- → 2Ag (sd) (b’) L’équation d’oxydoréduction s’obtient en combinant les deux équations (a) et (b’) : Cu (sd) + 2Ag+ → Cu2+ + 2 Ag(sd) Définitions Une réaction d’oxydoréduction est une réaction chimique mettant en jeu un transfert d’électrons entre ses réactifs. Un réducteur est une entité chimique capable de céder des électrons. Un oxydant est une entité chimique capable de gagner des électrons. Une oxydation est une transformation correspondant à une perte d’électrons. Une réduction est une transformation correspondant à un gain d’électrons. Un couple oxydant réducteur ou couple rédox est constitué de deux entités chimiques l’une correspondant à la forme oxydée Ox et l’autre à la forme réduite Red d’un même élément chimique. On le note Ox/Red. A chaque couple redox on associe une équation formelle écrite avec une double flèche. 2 Pour les couples redox simples, cette équation est de la forme: a Ox + n e- b Red Pour les couples redox complexes l’équation de la demi-réaction est de la forme : aOx + c H3O+ + n e- b Red + d H2O Certaines équations formelles sont très faciles à écrire correctement. Dans des cas plus difficiles, il est recommandé de procéder méthodiquement : Etape 1 : Ecrire l’oxydant à gauche et le réducteur à droite de la double flèche ou inversement. Etape 2 : Procéder à la conservation des atomes de l’élément commun à l’oxydant et au réducteur autre que H et O. Etape 3 : Respecter la conservation des atomes d’oxygène O en ajoutant des molécules d’eau. Etape 4 : Respecter la conservation des atomes d’hydrogène H en ajoutant des ions H+. Etape 5 : Respecter la conservation des charges électriques en choisissant le nombre d’électrons adéquat. Etape 6 : Remplacer les ions H+ par autant d’ions H3O+ et ajouter dans l’autre membre de l’équation formelle autant de molécules d’eau H2O. Pour écrire une équation d’oxydoréduction, il suffit de combiner les équations formelles de telle sorte que les électrons n’apparaissent pas dans l’équation d'oxydoréduction. 3