Chapitre 9 L’électrochimie 1 9.1 Introduction à l’oxydation et à la réduction 2 Réactions d’oxydoréduction Rouille du fer Incendie Réactions métaboliques Moteur automobile Piles 3 Qu’est-ce que l’électrochimie? Branche de la chimie qui implique l’étude de la transformation réciproque de l’énergie chimique et de l’énergie électrique. Réactions d’oxydoréduction Réaction d’oxydoréduction = réaction chimique qui implique un transfert d’électrons d’une espèce chimique à une autre. Réaction bilan du mélange du cuivre avec la nitrate d’argent: Ag gagne deux électrons ( aq) Cu( s ) 2 Ag Cu 2 (aq) 2Ag (s) Cu perds deux électrons 5 Réactions d’oxydoréduction Une réaction d’oxydoréduction est la superposition de deux demi-réactions: une d’oxydation et une réduction. Cu Le cuivre perds des électrons. Il subit l’oxydation. 2 Oxydation (s) (aq) Cu 2Ag 2é (aq) 2é 2Ag Réduction L’ion argent gagne des électrons: Il subit la réduction. ( aq) Cu( s ) 2 Ag Cu 2 (aq) 2Ag (s) 6 Réaction d’oxydation et réaction de réduction On appelle Oxydation la perte d’électrons par une substance. 3 EX: Fe(s) Fe(aq) 3é On appelle réduction le gain d’électrons par une substance. EX: 2H (aq) 2é H2(g) 7 Aide-mémoire « LÉO le lion dit GER » LÉO: Libération d’Électrons signifie Oxydation GER: Gain d’Électrons signifie Réduction. 8 Réaction d’oxydation et réaction de réduction Dans une réaction d’oxydoréduction, l’oxydation et la réduction se produisent simultanément et le nombre d’électrons cédés doit égaler celui des électrons reçus. 3 Al Al 3é )×2 ( Oxy: Red: (Cu 2 2é Cu)×3 Réducteur 2Al 2Al3 6é 2 3Cu 6é 3Cu Oxydant 2 2Al 3Cu 2Al3 3Cu Oxydation Réduction 9 Réaction d’oxydation et réaction de réduction Un oxydant est une substance susceptible de fixer des électrons. «Il se réduit». 2 (aq) EX: Ni 2é Ni(s) (Ox + n.é →Red) Un réducteur est une substance susceptible de céder des électrons. «Il s’oxyde». EX: Na(s) Na 2é (Red → Ox + n.é) 10 Les demi-réactions Une demi-réaction est une équation équilibrée qui montre le nombre d’électrons participant à l’oxydation et la réduction. Exemple: Réaction du Cu avec AgNO3 Cu Cu2+ + 2é Ag+ + é Ag NB: Dans chaque demi-réaction, les charges et les atomes sont équilibrés 11 Les demi-réactions On utilise une demi-réaction pour représenter l’oxydation et une demiréaction pour représenter la réduction. Une réaction d’oxydoréduction est la combinaison de deux demi-réactions: une d’oxydation et une de réduction. 12 Évaluation formative Exercice 1 Cu Identifie chacune des demie-réactions suivantes et indique si c’est une oxydation ou réduction. __________________________________________ Cu 2 2é __________________________________________ (s) (aq) __________________________________________ Ag é Ag (aq) ( s) __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ Ni 2 2é Ni (aq) ( s) __________________________________________ __________________________________________ 13 __________________________________________ Évaluation formative Al 3 é Al 2 (aq) (aq) __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ Fe2 Fe3 é __________________________________________ (aq) (aq) __________________________________________ __________________________________________ Fe Fe3 3é __________________________________________ (s) (aq) __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ Co 2 2é Co (aq) (s) __________________________________________ 14 Évaluation formative Exercice 2 Donne l’équation globale d’oxydoréduction correspondant aux demi-réactions suivantes et identifie l’agent réducteur et l’agent oxydant. Al Al 3 3é Pb2 2é Pb ___________________________ ___________________________ ___________________________ Mg Mg 2 2é Cu 2 2é Cu ___________________________ ___________________________ 15 ___________________________ Évaluation formative Mg Mg 2 2é 2H 2é H 2 ___________________________ ___________________________ ___________________________ Fe Fe 2 2é Pb 2 2é Pb ___________________________ ___________________________ ___________________________ Ag é Ag Zn Zn 2 2é ___________________________ ___________________________ ___________________________ Fe Fe2 2é Ag é Ag ___________________________ ___________________________ 16 ___________________________ Évaluation formative Exercice 3 Donne les deux demi-réactions correspondant à chaque réaction d’oxydoréduction équilibrée donnée et indique quelle réaction est l’oxydation et quelle réaction est la réduction. De plus, indique quelle substance est le réducteur et quelle substance est l’oxydant. 17 Évaluation formative Exercice 3 Zn(s) Cu 2 Zn 2 Cu(s) (aq) (aq) __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ Al(s) Fe3 Al 3 Fe(s) (aq) (aq) __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ Zn(s) 2H Zn 2 H (aq) (aq) 2(g) __________________________ __________________________ __________________________ 18 __________________________ Évaluation formative Exercice 3 Mg(s) Cu 2 Mg 2 Cu(s) (aq) (aq) __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ Pb(s) 2Ag Pb 2 2Ag(s) (aq) (aq) __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ Réponds aux question 1-6 de la section Vérifie tes connaissances de la19 page 586 de ton manuel de Chimie 12. Prédire la spontanéité des réactions rédox page 587 Les ions métalliques peuvent agir comme oxydants, car ils peuvent enlever des électrons à certains atomes métalliques Les atomes métalliques peuvent agir comme réducteurs, car ils peuvent donner des électrons à certains ions. Zn(s) + Cu2+ (aq) Cu(s) + Zn2+ (aq) Le réducteur L’oxydant Libère des électrons Subit une oxydation Capte des électrons subit une réduction Réaction spontanée 20 Voir tableau 9.2 page 587 Prédire la spontanéité des réaction rédox page 588 Écrire l’équation ionique nette Ajoute des flèches pour indiquer le gain ou la perte d’électrons. À l’aide du tableau 9.2 ou de l’annexe B, trouve lequel des 2 métaux est le réducteur le plus fort et l’oxydant le plus fort. Si le réducteur le plus fort perd des électrons et que l’oxydant le plus fort capte des électrons, la réaction se produira spontanément, comme l’indique l’équation. Si le réducteur le plus fort a capté des électrons et que l’oxydant le plus fort a perdu des électrons, la réaction directe ne se produira pas spontanément. Voir exemples page 588 21 Vérifies tes connaissances Page 588 #7,8 et 9 22