Les réactions d’oxydoréductionCours

I

Les oxydants et les réducteurs

Les oxydants sont des espèces chimiques pouvant capter des électrons et les réducteurs sont des espèces chimiques pouvant en céder.

Oxydant

Un oxydant est une espèce chimique susceptible de capter un ou plusieurs électrons.

L'ion cuivre II Cu2+ est un oxydant car il peut se transformer en cuivre métallique Cu par gain de deux électrons.

Réducteur

Un réducteur est une espèce chimique susceptible de céder un ou plusieurs électrons

Le zinc Zn est un réducteur car il peut se transformer en ion zinc Zn2+ par perte (ou libération) de deux électrons.  

II

Les couples redox

Un couple redox est composé d'un oxydant et d'un réducteur liés par un transfert d'électrons, illustré par une demi-équation électronique.

Un oxydant et un réducteur forment un couple redox si on peut passer de l'un à l'autre par gain ou perte d'électrons. Par convention, un tel couple est noté Ox / Red.

L'ion Cu2+ et l'atome de cuivre Cu forment un couple redox noté : Cu2+ / Cu.

Demi-équation électronique

À chaque couple redox est associée une demi-équation électronique qui illustre le passage d'une espèce du couple à l'autre par transfert d'électrons.

\text{Ox} + n\, e^{-} = \text{Red}

La demi-équation électronique associée au couple Cu2+/ Cu est :

\displaystyle{\ce{Cu^{2+}} + 2e^{-} = \ce{Cu}}

En fonction du sens du transfert des électrons, on définit ainsi deux types de réaction : la réduction et l'oxydation.

Réduction

Une réduction est un gain d'électrons. 

La réduction des ions cuivre s'écrit de la manière suivante :

\displaystyle{\ce{Cu^{2+}} + 2e^{-} = \ce{Cu}}

Oxydation

L'oxydation est la libération des électrons. 

L'oxydation du cuivre métallique s'écrit de la manière suivante : 

\displaystyle{ \ce{Cu} = \ce{Cu^{2+}} + 2e^{-}}

Les demi-équations électroniques doivent vérifier les lois de conservation des éléments chimiques et de la charge électrique.

La demi-équation électronique associée au couple \displaystyle{\ce{Cl_{2}} / Cl^{-}} est :

\displaystyle{\ce{Cl_{2}} + 2e^{-} = 2\ce{Cl^{-}}}

Ici, on a dû ajouter :

  • Le coefficient stœchiométrique « 2 » devant l'ion chlorure \ce{Cl^{-}} pour la conservation de l'élément chimique chlore ;
  • Deux électrons du côté de l'oxydant \ce{Cl_{2}} pour respecter la conservation de la charge électrique.
III

L'écriture d'une réaction d'oxydoréduction

Une réaction d'oxydoréduction a lieu lorsque l'oxydant d'un couple redox réagit avec le réducteur d'un autre couple redox. Son équation de réaction s'obtient à partir des demi-équations électroniques de chaque couple.

Une réaction d'oxydoréduction est une réaction au cours de laquelle il y a échange d'électrons entre l'oxydant d'un couple et le réducteur d'un autre couple.

Pour deux couples Ox1 / Red1 et Ox2 / Red2, la réaction d'oxydoréduction est de la forme :

\displaystyle{{Ox_{1}} + {Red_{2}} \ce{->} {Red_{1}} + {Ox}_{2}}

 Pour deux couples Ox1 / Red1 et Ox2 / Red2, la réaction d'oxydoréduction est de la forme :

\displaystyle{{Ox_{1}} + {Red_{2}} \ce{->} {Red_{1}} + {Ox}_{2}}

La réaction d'oxydoréduction des ions cuivre \ce{Cu^{2+}} par le zinc \ce{Zn} est :

\ce{Cu^{2+}_{(aq)}} + \ce{Zn_{(s)}} \ce{->} \ce{Cu_{(s)}} + \ce{Zn^{2+}_{(aq)}}

Comme toutes les transformations chimiques, les réactions d'oxydoréduction doivent respecter la conservation de la charge électrique.

Dans la réaction d'oxydoréduction, il y a bien deux charges positives de chaque côté de l'équation :

\ce{Cu^{\textcolor{Red}{2+}}_{(aq)}} + \ce{Zn_{(s)}} \ce{->} \ce{Cu_{(s)}} + \ce{Zn^{\textcolor{Red}{2+}}_{(aq)}}