COMPLEMENTS DE COURS.

UNIVERSITE DES ANTILLES Faculté de médecine Cours de Mr PELMARD Robert rpelmard@univ-­‐ag.fr UE 15 COMPLEMENTS DE COURS. OXYDO-­‐REDUCTION. Une réaction acido-­‐basique n’est pas une réaction d’oxydo-­‐réduction. Je rappelle : Une base est un doublet d’électrons capable d’attaquer un H+ (un proton). Exemple : OH-­‐ + H+ H2O Le degré d’oxydation de l’oxygène dans OH-­‐ est –II. Cet oxygène (rouge) se retrouve après réaction dans la molécule d’eau formée. Son nombre d’oxydation est toujours –II. Idem pour les atomes d’hydrogène en vert, nombre d’oxydation à gauche et à droite est +I . Les nombres d’oxydations n’ont pas changé, ce n’est pas une réaction d’oxydo-­‐réduction, c’est une réaction acido-­‐basique. Considérons une nouvelle réaction : n.o veut dire nombre d'oxydation
Na(s)
+ 1/2 O2
Na2O
n.o=-II
n.o =0
n.o=+I
n.o=0
Le n.o du sodium est passé de 0 à +I
Le sodium a été oxydé.
le n.o de l'oxygène est passé de 0 à -II
L'oxygène a été réduit
C'est une réaction d'oxydo-réduction
Ce n'est pas une réaction acido-basique
Soit la réaction d’oxydo-­‐réduction suivante : Al(s) + H2O(l) Al(OH)4-­‐ (aq) + H2(g) La réaction entre l’aluminium solide (n.o=0) et l’eau liquide qui conduit à l’hydoxyde d’aluminium et un dégagement de dihydrogène : Al(s) +
Al(OH)-4(aq) +
H2(g)
HO
2
n.o=0
n.o=0
n.o=+I
n.o=+III
l'aluminium a été oxydé car son nombre d'oxydation est passé de 0 à +III
L'hydrogène a été réduit car son nombre d'oxydation est passé de +I à 0 On constate que cette équation n’est pas équilibrée. Rappel sur le calcul du n.o de l’aluminium dans Al(OH)4-­‐ (aq) Appelons x le n.o de l’aluminium. Le n.o de l’oxygène est –II, celui de l’hydrogène est +I. On obtient l’équation suivante : x + (4*-­‐2) + ( 4*+1) = -­‐1. La charge de l’agrégat est -­‐1 ( en rouge dans la formule), c’est pourquoi on pose = -­‐1. La résolution de cette équation ( niveau primaire) donne : x – 8 +4 =-­‐1 x – 4 = -­‐1 x = 4-­‐1 =+3. Si l’agrégat n’est pas chargée, alors on pose =0. Le réducteur voit son nombre d’oxydation augmenté pour la réaction précédente, le réducteur est l’aluminium. L’oxydant voit son nombre d’oxydation diminué, par conséquent, l’oxydant est l’eau, plus précisément, l’hydrogène de l’eau Lors d’une réaction d’oxydo-­‐réduction, le réducteur est oxydé et l’oxydant réduit, on aura toujours un couple rédox. Al(OH)4-­‐ (aq) / Al(s) H2O/ H2 On a écrit les deux couples rédox sachant que le réducteur est l’aluminium et l’oxydant l’eau. Chaque couple rédox possède un potentiel. Sachez que c’est l’oxydant du couple redox qui possède le potentiel le plus élevé oxydera le réducteur de l’autre couple. Dans notre cas, le couple qui possède le potentiel le plus élevé est celui du couple H2O/H2. ( 0 volt) Le potentiel du couple Al+III/Al0 est -­‐1,6 volt. L’oxydant du couple H2O/H2 ( en l’occurrence H2O) oxydera le réducteur du couple Al+III/Al0 en l’occurrence Al. Equilibrage de la réaction : Al(s) + H2O(l) Al(OH)4-­‐ (aq) + H2(g) La première étape consiste à identifier les couples rédox Al/Al(OH)-­‐4 et l’autre couple H2O/H2. La deuxième étape est l’écriture des deux demi-­‐réactions : Al Al(OH)-­‐4 H2O H2 La troisième consiste à équilibrer les atomes qui ont été soit oxydés , soit réduits. Un atome d’Al à gauche, un atome d’Al à droite c’est parfait. Deux atomes d’hydrogène à gauche, deux atomes d’hydrogène à droite. C’est parfait. La quatrième étape consiste à équilibrer les atomes d’oxygène en y ajoutant des molécules d’eau Al + 4 H2O Al(OH)-­‐4 H2O H2 + H2O La cinquième étape consiste à équilibrer les Hydrogènes en y ajoutant des H+ Al + 4 H2O Al(OH)-­‐4 + 4H+ H2O + 2H+ H2 + H2O La sixème étape consiste à équilibrer les charges en y ajoutant les électrons Al + 4 H2O Al(OH)-­‐4 + 4H+ + 3e-­‐ H2O + 2H+ + 2e-­‐ H2 + H2O La septième étape, c’est l’équilibrage des électrons en multiplant les demi-­‐équations par un nombre approprié : On a 2e-­‐ dans la première demi-­‐équation et 3e-­‐ dans la seconde. La première équation sera multipliée par 2 tandis que la seconde sera multipliée par 3. Ce qui donnera un total de 6 e-­‐ dans chaque demi-­‐réaction. (Al + 4 H2O Al(OH)-­‐4 + 4H+ + 3e-­‐) X 2 (H2O + 2H+ + 2e-­‐ H2 + H2O) X 3 On aura en définitive : 2Al + 8 H2O 2Al(OH)-­‐4 + 8H+ + 6e-­‐ 3H2O + 6H+ + 6e-­‐ 3H2 + 3H2O La huitième étape consiste à additionner les deus deli-­‐réactions : 2Al + 8 H2O 2Al(OH)-­‐4 + 8H+ + 6e-­‐ + 3H2O + 6H+ + 6e-­‐ 3H2 + 3H2O __________________________________________________________________________ 2 Al + 11H2O + 6H+ 2Al(OH)-­‐4 + 8 H+ + 3H2 + 3H2O La neuvième étape est la simplification des demi-­‐équations. 2 Al + 8H2O 2Al(OH)-­‐4 + 2H+ + 3H2 C’est terminé. Je ne complique pas, car si vous etes en milieu basique, il faut ajouter des OH-­‐ de part et d’autres etc… Vous verrez la suite en deuxième année. A vous de jouer : Equilibrer les réactions suivantes : Cu/Cu2+ et NO3-­‐/NO sachant que le potentiel du couple NO3-­‐/NO est plus élevé. Autre exercice : Equilibrer les réactions suivantes : H2O2 + KMnO4 Mn2+ + O2 S2O82-­‐ + I-­‐ SO42-­‐ + I2 Pour les ED, revoyez les ED sur les alcènes et les dérivés aromatiques.