Reactions d'oxydoreduction
Transferts d'electrons et piles
Objectifs Bac
- *Identifier un oxydant et un reducteur
- *Equilibrer une equation d'oxydoreduction
- *Comprendre le fonctionnement d'une pile
- *Realiser des titrages redox
Les reactions d'oxydoreduction impliquent un transfert d'electrons entre especes chimiques. Elles sont a la base des piles, de la corrosion, de nombreuses reactions biologiques. Ce chapitre pose les fondements de l'electrochimie et des equilibres redox.
1F4DALecon approfondie
1. Oxydant, reducteur et couples redox
Un oxydant est une espece qui capte des electrons (il est reduit). Un reducteur est une espece qui cede des electrons (il est oxyde). Oxydant et reducteur conjugues forment un couple redox Ox/Red. Exemples : Cu2+/Cu, Fe3+/Fe2+, MnO4-/Mn2+. La demi-equation redox s'ecrit : Ox + ne- = Red. Une reaction d'oxydoreduction met en jeu deux couples redox.
2. Equilibrer une equation redox
Pour equilibrer une equation redox : 1) Ecrire les demi-equations de chaque couple. 2) Equilibrer les elements autres que O et H. 3) Equilibrer O avec H2O. 4) Equilibrer H avec H+. 5) Equilibrer les charges avec e-. 6) Combiner les demi-equations pour que les electrons s'annulent. 7) Verifier l'equilibre de la matiere et des charges.
3. Potentiel standard et prevision des reactions
Chaque couple redox possede un potentiel standard E0 (en volts), mesure par rapport a l'electrode standard a hydrogene. Plus E0 est eleve, plus l'oxydant est fort. Dans une pile ou une reaction, l'oxydant du couple de plus haut potentiel reagit avec le reducteur du couple de plus bas potentiel. La f.e.m. d'une pile : E = E0(cathode) - E0(anode).
4. Les piles electrochimiques
Une pile convertit l'energie chimique en energie electrique. Elle comporte deux demi-piles (electrodes + solutions) reliees par un pont salin. A l'anode (pole -) : oxydation du reducteur. A la cathode (pole +) : reduction de l'oxydant. La pile Daniell (Cu2+/Cu et Zn2+/Zn) est l'exemple classique. La f.e.m. depend des concentrations (loi de Nernst).
5. Titrages d'oxydoreduction
Un titrage redox permet de doser une espece par reaction avec un oxydant ou reducteur de concentration connue. Exemple : titrage du fer(II) par le permanganate. Le point d'equivalence est repere par changement de couleur (le permanganate est violet). A l'equivalence : n(oxydant)/coefficient = n(reducteur)/coefficient.
1F4D0Formules essentielles
Demi-equation redox
n = nombre d'electrons echanges
f.e.m. d'une pile
En volts
Loi de Nernst
A 25 degC
Equivalence redox
Quantites stoechiometriques
Capacite electrique
F = 96500 C/mol (Faraday)
Energie de pile
En joules
1F4DDVocabulaire essentiel
2705Exemples resolus
Equilibrer une equation redox
Calculer la f.e.m. d'une pile
1F4DDExercices type Bac
Etude d'une pile electrochimique
Conseils de methode :
- 1Identifier les couples redox et les potentiels
- 2Ecrire les reactions aux electrodes
- 3Calculer la f.e.m. standard
- 4Appliquer la loi de Nernst si necessaire
Titrage du diiode par le thiosulfate
Conseils de methode :
- 1Ecrire la reaction de titrage
- 2Reperer l'equivalence
- 3Exploiter les relations stoechiometriques
- 4Calculer la concentration
Synthese
Les reactions d'oxydoreduction impliquent un transfert d'electrons entre oxydant et reducteur. L'equilibrage des equations requiert de considerer les demi-equations. Les piles exploitent ces reactions pour produire de l'electricite. Les potentiels standard permettent de prevoir le sens des reactions. Les titrages redox sont des outils d'analyse puissants.
