Fiche de révision : Réactions d’oxydo-réduction

📋 Plan du Cours

1. Nombre d’oxydation et conventions
2. Identifier oxydants et réducteurs
3. Couples redox et demi-équations
4. Réactions d’oxydo-réduction
5. Équilibrer une demi-équation
6. Établir une réaction redox
7. Applications et exemples redox

📖 1. Nombre d’oxydation et conventions

🔑 Notions clés & Définitions

• Nombre d’oxydation : Caractérise l’état d’oxydation d’un élément dans une espèce chimique, il est sans unité et se note en chiffres romains.

📝 Points essentiels

• Dans un corps simple élémentaire ou moléculaire, le nombre d’oxydation de l’atome est nul, comme pour Cu, Na et O₂.

• Dans un ion monoatomique, le nombre d’oxydation est égal à la charge de l’ion, comme +II pour Cu²⁺, +I pour Na⁺ et −I pour Cl⁻.

• Dans un corps composé, l’oxygène vaut généralement −II et l’hydrogène généralement +I, sauf notamment dans les peroxydes, le dihydrogène et les hydrures métalliques.

📐 Formule — Dans une espèce composée, la somme algébrique des nombres d’oxydation est égale à la charge totale de l’espèce : $\sum n.o. = q$.

💡 Astuce mémo

Corps simple → ion → O/H → somme des nombres

📖 2. Identifier oxydants et réducteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Oxydant : Espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons.
• Réducteur : Espèce chimique capable de céder un ou plusieurs électrons.

★ À maîtriser

📌 Dans un couple redox, l’espèce dont le nombre d’oxydation est le plus élevé est l’oxydant et celle dont le nombre d’oxydation est le plus faible est le réducteur.

Compléments

• Le dichlore Cl₂(g) est à la fois oxydant et réducteur, tandis que le dioxygène O₂(g) est oxydant.

💡 Astuce mémo

Oxydant capte, réducteur cède

📖 3. Couples redox et demi-équations

🔑 Notions clés & Définitions

• Couple oxydant/réducteur : Un couple oxydant/réducteur associe deux espèces conjuguées qui peuvent se transformer l’une en l’autre par échange d’électrons et se note Ox/Red, avec l’oxydant cité en premier.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un couple Ox/Red, la demi-équation électronique s’écrit $\mathrm{Ox}+n\,e^- = \mathrm{Red}$ ou $\mathrm{Red}=\mathrm{Ox}+n\,e^-$.

Compléments

📌 Le nombre n d’électrons échangés dans une demi-équation correspond à la variation du nombre d’oxydation entre les deux espèces du couple.

💡 Astuce mémo

Ox à gauche, Red à droite

📖 4. Réactions d’oxydo-réduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction d’oxydo-réduction : Transformation chimique au cours de laquelle des électrons sont échangés entre l’oxydant d’un couple et le réducteur d’un autre couple.

★ À maîtriser

📌 Une oxydation correspond à une perte d’électrons et à une augmentation du nombre d’oxydation, tandis qu’une réduction correspond à un gain d’électrons et à une diminution du nombre d’oxydation.

Compléments

• Lors d’une réaction d’oxydo-réduction, les électrons sont transférés entre les réactifs et les espèces conjuguées de chacun des réactifs se forment.

💡 Astuce mémo

Transfert d’électrons → formation des espèces conjuguées

📖 5. Équilibrer une demi-équation

★ À maîtriser

• Pour équilibrer une demi-équation en milieu acide, on équilibre successivement les éléments autres que H et O, les hydrogènes avec H⁺, les oxygènes avec H₂O, puis les charges avec e⁻.

Compléments

📐 Formule — En milieu acide, la demi-équation du couple Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺ est $\mathrm{Cr_2O_7^{2-}}+14\mathrm{H^+}+6e^- = 2\mathrm{Cr^{3+}}+7\mathrm{H_2O}$.

📌 Une demi-équation doit indiquer les états physiques des espèces et respecter simultanément la conservation des éléments et des charges électriques.

💡 Astuce mémo

Atomes → H → O → charges

📖 6. Établir une réaction redox

📝 Points essentiels

• Pour établir une réaction d’oxydo-réduction, on identifie les deux couples, écrit leurs demi-équations, égalise le nombre d’électrons, additionne les équations et simplifie les espèces communes.

• La réaction entre l’ion dichromate et l’acide oxalique en milieu acide s’écrit $\mathrm{Cr_2O_7^{2-}}+3\mathrm{H_2C_2O_4}+8\mathrm{H^+}\rightarrow2\mathrm{Cr^{3+}}+7\mathrm{H_2O}+6\mathrm{CO_2}$.

• Dans la réaction $\mathrm{Zn}(s)+\mathrm{Cu^{2+}}(aq)\rightarrow\mathrm{Zn^{2+}}(aq)+\mathrm{Cu}(s)$, le zinc est oxydé et Cu²⁺ est réduit.

💡 Astuce mémo

Couples → demi-équations → électrons → addition

📖 7. Applications et exemples redox

📝 Points essentiels

• L’éthanol peut être oxydé par le dioxygène de l’air pour former de l’éthanal et de l’eau.

• Le limonène de formule C₁₀H₁₆ peut s’oxyder au contact du dioxygène de l’air en un aldéhyde trans-isomère de formule C₁₀H₁₆O₂, dont certains composés sont irritants.

📌 Les huiles essentielles contenant des espèces oxydables doivent être conservées avec précaution afin de limiter leur oxydation par le dioxygène de l’air.

• La formation de la méthyltestostérone décrite dans le cours met en jeu l’oxydation de l’éthanol par les ions dichromate selon $3\mathrm{C_2H_5OH}+2\mathrm{Cr_2O_7^{2-}}+16\mathrm{H_3O^+}\rightarrow3\mathrm{C_3H_4O_2}+2\mathrm{Cr^{3+}}+11\mathrm{H_2O}$.

📊 Tableaux de synthèse

Oxydant, réducteur et transformations