Trouvons le potentiel d'oxydoréduction

107 : Déterminer à l'aide du potentiel de demi-réactions de réduction, le potentiel d'oxydoréduction de diverses réactions.

La rouille du fer sur une voiture ne se fait pas instantanément,  elle se fait lentement mais sûrement. C'est loin d'être une réaction instantané mais elle est toujours en train de se produire.  C'est ce qu'on appelle l'oxydoréduction.  Une réaction d'oxydoréduction fait intervenir deux couples oxydoréducteurs et son équation chimique peut être considéré comme la superposition de deux demi-réactions électroniques.  Aucun scientifique n'a été spécialement nommé pour cette découverte sinon les père de cette science : J.J Thomson pour sa découverte de l'électron et Bohr pour son modèle atomique.

Éléments de chimie expérimentale, Lahaie, Papillon, Valiquette

 

L'oxydation est une perte d'électron lors d'un transfert d'électrons dans une réaction chimique.  La réduction est un gain d'électrons lors d'une réaction chimique. L'oxydant est le capteur d'électron et le réducteur est le donneur d'électrons.

Les potentiels normaux de réduction, sont des sortes de force avec laquelle les ions s'emparent des électrons. La plupart des réactions sont exothermiques (dégagent de l’énergie) ce qui en fait de très bonnes piles électrochimiques.

 

 

Les chimistes ont décidé de comparer la réduction de tous les éléments à la réduction de l'hydrogène (Le couple H+/H2). On donne une valeur de potentiel de réduction de 0,00 volt à l'hydrogène. Autour de ce couple, graviteront tous les autres couples oxydant-réducteur

On calcule le potentiel de réduction à partir d'une pile électrochimique où une des électrodes est l'hydrogène.

Si un élément est meilleur receveur d'électrons que l'hydrogène, il aura un potentiel de réduction avec un signe positif .

Si un élément est moins bon receveur d'électrons que l'hydrogène, il aura un potentiel de réduction avec un signe négatif .

Les scientifiques ont établi un tableau quantitatif des différents couples d'Oxydant et de réducteur en prenant un le couple de référence (H+/H2). Le tableau de potentiel standard d'oxydoréduction se nomme E0 . Voici un extrait de ce tableau :

Couple : Cl2/Cl- Ag+/Ag Cu2+/Cu H+/H2
E0 (V) : +1,36 +0,80 +0,34  0

Plus le potentiel standard d'oxydoréduction est grand, plus l'oxydant du couple a un pouvoir de capter les électrons élevé.

Quand on prend deux couples, celui qui a le potentiel le plus élevé va oxyder (prendre les électrons) de l'autre, c'est-à-dire va donner la demi-réactions de réduction.

 

Comment calculer le potentiel d’une pile?

Calculons le potentiel d’une pile de Mg/Cu et écrire son équation.

1-Tout d’abord, avec l’aide du tableau des potentiels normaux de réduction, on trouve l’emplacement des 2 métaux.  

2-Le premier sur la liste (dans l’exemple c’est le Cu) devient notre demi-réactions de réduction (la meilleure) et la deuxième, celle d’oxydation (le tableau classe les couples en ordre décroissant de réduction).  

3-On associe la cathode et l’anode à chacun des demi-réactions ( l’Anode étant pour la réaction d’Oxydation et la Cathode pour la Réduction

4-Étant donné que le tableau parle de réduction, on doit changer l’équation du Mg pour qu’elle devienne une oxydation.     Mg   ==>  Mg2++ 2 e- 

    5-Ensuite, on indique le potentiel normal de chaque couple à la suite des 2 équations ( le chiffre qui suit les demi-équation du tableau).

cathode: Cu ,   Cu2++ 2 e- ==> Cu     EoCu=>Cu2+= 0,34V  

Anode :  Mg (inversée)  Mg   ==>  Mg2++ 2 e-     EoMg=>Mg2+= 2,37V *  

*Le tableau ne donne que des potentiels de réduction. Pour connaître le potentiel de l’oxydation, il suffit d’inverser le signe du potentiel correspondant. 

6-Puis, il ne nous reste qu’à additionner les potentiels et les 2 demi-réactions :  

       Cu2++ 2 e- ==> Cu                    Eo = (2,37V)+(0,34V) = 2,71V  

+     Mg  ==>  Mg2++ 2 e-  
_______________________________

Cu2++ Mg    ==>  Mg2++ Cu (les électrons s’annulent) 

N.B. Si le nombre d'électrons n'est pas le même de chaque côté, il faut balancer l’équation pour qu’il y en ait autant. Néanmoins, ce changement n’affecte en rien le potentiel normal des couples (Eo), qui garde la même valeur.

 

 

L'oxydoréduction est un sujet fort complexe mais extrêmement important quand vous écoutez votre musique préféré. Pensez-y.

 


Exercice

Pour chacune des demi-réactions suivantes, indique s'il s'agit d'une réaction d'oxydation ou d'une réaction de réduction.

A) Cu(s) --> Cu2+(aq) + 2e-

B) Ag+(aq) + e- --> Ag(s)

C) Cu(s) --> Cu+(aq) + e-

D) Al(s) --> Al3+(aq) + 3e-

Réponse en ordre : Oxydation, réaction, Oxydation, Oxydation

Source :

Chimie 534 de Luc Bachand

http://perso.wanadoo.fr/mathieu2/cours/oxydoreduc.htm

http://mendeleiev.cyberscol.qc.ca/chimisterie/chimie534/reduc.htm

http://www.csvt.qc.ca/patriotes/sciences/chimie/revision/533.html

http://atomos.cssmi.qc.ca/glossaire.php?voir=18&se=3