chapitre 6 : REACTIONS D’OXYDOREDUCTION

 

I-                NOTION DE COUPLES OXYDANT/REDUCTEUR :

 

1.1.    Interprétation d’une réaction d’oxydoréduction :        

                                                                                             

 

L’expérience montre qu’il s’est formé du cuivre métallique Cu(s) et des ions fer(II) Fe2+ mis en évidence par la formation d’un précipité vert lors d’un ajout de solution d’hydroxyde de sodium.

La réaction chimique responsable de cette transformation se traduit par l’équation :

                                               Cu2+  +  Fe(s)  Cu(s) +  Fe2+

Les atomes de fer cèdent chacun deux électrons et se transforment en ions fer(II) Fe2+ 

Simultanément, les ions cuivre Cu2+  captent ces électrons et se transforment en atomes de cuivre. 

 

Une réaction qui met en jeu un transfert d’électrons entre ses réactifs est appelée réaction d’oxydoréduction.

 

1.2.  Autre réaction d’oxydoréduction : Action des ions argent sur le cuivre

 

 

Les aiguilles formées sont constituées d’argent métallique Ag(s). Le bleuissement de la solution est dû à la formation d’ions cuivre Cu2+.

L’équation de cette réaction est :  2Ag+  +  Cu(s)  2Ag(s)  +  Cu2+

Le passage entre métal et cation métallique nécessite un transfert d’électrons, cette réaction est bien une réaction d’oxydoréduction.

 

1.3.  Oxydants et réducteurs :

 

Un oxydant (Ox) est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons e- .

Un réducteur (Red) est une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs électrons e-.

 

Les réactions d’oxydoréduction sont des réactions de transfert d’électrons entre un oxydant et un réducteur.

 

 

1.4.  Couples oxydants/réducteurs : vidéo

 

Au cours de la 1° expérience, nous avons vu que : Cu2+  + 2e-    Cu . Les ions Cu2+ jouent le rôle d’oxydant.

Au cours de la 2° expérience, nous avons vu que : Cu    Cu2+ + 2e- . Cu joue le rôle de réducteur.

On constante donc que selon les réactions il y a passage de l’ion Cu2+ (oxydant) au métal cuivre Cu (réducteur) ou l’inverse. Ceci se traduit par une seule demi-équation d’oxydoréduction :

                                                                       Cu2+  + 2e-  =  Cu      

Les ions cuivre et le cuivre métallique constituent un couple oxydant/réducteur ou couple redox, noté Cu2+/Cu.

 

On appelle couple oxydant/réducteur ou couple redox, noté Ox/Red, deux entités chimiques qui se transforment l’une en l’autre par transfert d’électrons. On représente ce transfert par la demi-équation d’oxydoréduction :                  Ox + ne- = Red

 

Remarque : Cette écriture est une schématisation, elle ne traduit pas la réalité car les électrons n’existent pas en solution aqueuse.

 

1.5.   Exemples de couples redox et écriture des demi-équations redox correspondantes : vidéo

 

·         Ag+/Ag    :    Ag+ + e- = Ag                                             

·         Fe3+/Fe2+ :    Fe3+ + e- = Fe2+

·         H+ /H2     :    2H+ + 2e- = H2

·         I2/I-        :    I2 + 2e- = 2I-

 

II-            REACTIONS D’OXYDOREDUCTION

 

2.1.            Principe :

 

La réaction chimique qui a lieu entre l’oxydant d’un couple et le réducteur de l’autre couple est appelée réaction d’oxydoréduction.

 

L’équation de la réaction est obtenue en combinant les deux demi-équations électroniques de façon que le nombre d’électrons gagnés par l’oxydant soit égal au nombre d’électrons cédés par le réducteur.

 

2.2.           Action des ions argent sur le cuivre :

 

On a vu que cette réaction s’interprète comme un transfert d’électrons entre un oxydant, les ions Ag+ et un réducteur, le cuivre Cu .

                                   Ag+  +  e-  =    Ag(s)            (x2)

                                        Cu(s)   =    Cu2+  +  2e-  (x1)

                              2Ag+ + Cu(s)    2Ag(s)  +  Cu2+

                            ox1     red2        red1         ox2

On dit que les ions Ag+ ont oxydés les atomes de cuivre Cu en ions Cu2+ ou que le cuivre a réduit les ions Ag+ en atomes d’argent Ag.

 

2.3.           Action des ions permanganate MnO4- sur les ions fer(II) Fe2+ en milieu acide :

De nombreuses réactions d’oxydoréduction sensibles au pH du milieu font intervenir des espèces chimiques telles que les ions H3O+ notés H+(aq). Ainsi l’action des ions permanganate MnO4- sur les ions fer(II) Fe2+ en milieu acide entraîne la formation d’ions fer(III) Fe3+ et d’ions manganèse Mn2+.

 

MnO4-(aq)  +  8H+(aq)  +  5e-  =  Mn2+(aq)  +  4H2O(l)             (x1)

                   Fe2+(aq)               =  Fe3+ (aq)  +  e-                                    (x5)

 MnO4-(aq)  +  8H+(aq)  +  5Fe2+(aq)   Mn2+(aq)  +  5Fe3+(aq) + 4H2O(l)  

Zone de Texte: Pour équilibrer une demi-équation correspondant à un couple dans lequel un élément commun s’associe à l’oxygène : 1. on écrit les deux constituants du couple de part et d’autre du signe = 2. on assure la conservation des éléments autres que O et H. 3. on assure la conservation de l’élément oxygène avec des molécules d’eau. 4. on assure la conservation de l’élément hydrogène avec des ions H+. 5. on assure la conservation de la charge avec des électrons

 

 

 

 

 

 

 

 

 

exemple : équilibrer l’équation de la réaction entre les ions dichromate Cr2O72- et l’éthanol C2H6O. Les couples oxydants réducteurs sont Cr2O72-/Cr3+ et C2H6O/C2H4O2

solution

 

2.4.           Généralisation : vidéo

 

Une réaction d’oxydoréduction est le transfert d’un ou plusieurs électrons entre l’oxydant du couple ox1/red1 et le réducteur du couple ox2/red2.

                    a Ox1 + b Red2  ® c Red1 + d Ox2 

 

III-        LIEN AVEC LE TABLEAU PERIODIQUE

 

·         Un grand nombre de réducteurs rencontrés sont des métaux : Cu, Fe, Zn…Ils se situent dans la partie gauche ou centrale de la classification. Leurs atomes ont tendance à céder des électrons.

·         Les éléments correspondants à des oxydants se situent dans la partie droite de la classification : I2 , Cl2 , Br2… Les atomes d ces éléments ont tendance à gagner des électrons.

 

I-                QUELQUES COUPLES IMPORTANTS EN CHIMIE ET BIOCHIMIE :

 

·         Antiseptiques et désinfectants :

 

Le principe actif des antiseptiques et des désinfectants est un oxydant : eau de javel (ClO-/Cl-), eau iodée (I2/I-), eau oxygénée (H2O2/H2O)

 

·         Réactions redox en biologie :

 

Ces réactions se produisent dans tous les milieux chimiques et biologiques : NAD+/NADH (nicotinamide adénine dinucléotide) , pyruvate/lactase