Fiche de révision : Réactions d’oxydoréduction

📋 Plan du Cours

1. Propriétés et ions des métaux
2. Transfert électronique et réaction bilan
3. Réactions entre métaux et ions
4. Couples oxydant-réducteur
5. Équilibrage des demi-équations complexes
6. Classement des pouvoirs réducteurs
7. Définition et principes du nombre d’oxydation
8. Détermination du nombre d’oxydation
9. Oxydation et réduction suivies par le n.o.

📖 1. Propriétés et ions des métaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Métal : Corps pur simple formé d’un seul élément chimique, solide, liquide ou gazeux, et bon conducteur électrique ou thermique.

★ À maîtriser

• Les métaux se transforment en cations en perdant un ou plusieurs électrons.

Compléments

• Un métal est symbolisé par le symbole de l’élément chimique correspondant.

• Les ions métalliques cités sont :

  • Fe²⁺ et Fe³⁺ pour le fer
  • Cu²⁺ pour le cuivre
  • Zn²⁺ pour le zinc
  • Al³⁺ pour l’aluminium
  • Ag⁺ pour l’argent

📖 2. Transfert électronique et réaction bilan

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction d’oxydoréduction : Transformation chimique au cours de laquelle des électrons sont transférés entre les réactifs.
• Réducteur : Réactif qui cède des électrons et subit une oxydation.
• Oxydant : Réactif qui gagne des électrons et subit une réduction.

📝 Points essentiels

• Dans la réaction du fer avec les ions H₃O⁺, le fer cède deux électrons pour former Fe²⁺, tandis que deux ions H₃O⁺ gagnent ces électrons et forment H₂ et deux molécules d’eau.

• Dans l’expérience du fer avec l’acide chlorhydrique, le gaz dégagé est du dihydrogène, identifié par sa détonation au contact d’une flamme.

💡 Astuce mémo

Le réducteur cède les électrons ; l’oxydant les capte.

📖 3. Réactions entre métaux et ions

★ À maîtriser

• Dans la réaction entre les ions Ag⁺ et le cuivre, Ag⁺ gagne un électron et devient Ag, tandis que Cu perd deux électrons et devient Cu²⁺.

Compléments

• La réaction entre les ions Ag⁺ et le cuivre dépose de l’argent métallique gris sur la lame de cuivre et colore progressivement la solution en bleu par formation de Cu²⁺.

• La réaction entre Cu²⁺ et le fer produit un dépôt de cuivre rouge ou brun sur le fer et fait passer la solution du bleu au verdâtre.

📖 4. Couples oxydant-réducteur

🔑 Notions clés & Définitions

• Couple oxydant-réducteur : Constitué de deux entités chimiques, l’une correspondant à la forme oxydée et l’autre à la forme réduite, et se note Ox/Red.

★ À maîtriser

📌 Un couple rédox simple associe deux formes du même élément, comme Cu²⁺/Cu, Ag⁺/Ag ou Fe²⁺/Fe, tandis qu’un couple complexe peut contenir un élément présent dans une forme et absent dans l’autre, comme MnO₄⁻/Mn²⁺, Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺ ou H₃O⁺/H₂.

Compléments

• Le couple du cuivre se note Cu²⁺/Cu et sa demi-équation formelle est Cu ⇌ Cu²⁺ + 2e⁻.

• Dans la notation Ox/Red, Ox désigne la forme oxydée et Red la forme réduite.

📖 5. Équilibrage des demi-équations complexes

★ À maîtriser

• Pour écrire une demi-équation formelle complexe en milieu acide, on équilibre l’élément commun, puis l’oxygène avec H₂O, l’hydrogène avec H⁺ et enfin la charge avec des électrons.

Compléments

• En milieu acide, la demi-équation du dichromate est Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ ⇌ 2Cr³⁺ + 7H₂O.

• En milieu acide, la demi-équation du permanganate est MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ ⇌ Mn²⁺ + 4H₂O.

💡 Astuce mémo

Équilibrer l’élément commun, puis O avec H₂O, puis H⁺ et les électrons.

📖 6. Classement des pouvoirs réducteurs

★ À maîtriser

• Le pouvoir réducteur croît dans l’ordre :
  • Ag
  • Cu
  • H₂
  • Fe
  • Zn
  • Al

Compléments

📌 Un métal peut réduire les ions d’un autre couple si son pouvoir réducteur est supérieur à celui de l’espèce réduite de ce couple ; sinon, la réaction observée dans les exemples ne se produit pas.

• Le fer réduit les ions H₃O⁺ en H₂, alors que le cuivre ne les réduit pas dans l’expérience décrite.

📌 Dans un couple rédox, le couple le plus réducteur possède la forme oxydée la moins oxydante.

💡 Astuce mémo

Ag, Cu, H₂, Fe, Zn, Al : le pouvoir réducteur croît vers la droite.

📖 7. Définition et principes du nombre d’oxydation

🔑 Notions clés & Définitions

• Nombre d’oxydation : Charge qui serait attribuée à un élément dans une entité après une coupure fictive de toutes les liaisons de cette entité.

📝 Points essentiels

• Dans une liaison entre deux éléments différents, l’élément le plus électronégatif reçoit un nombre d’oxydation négatif et l’autre un nombre d’oxydation positif.

• Dans une molécule symétrique formée d’un même élément, le nombre d’oxydation de cet élément est nul, comme dans Cl₂ ou O₂.

• Dans un ion simple, le nombre d’oxydation de l’élément est égal à la charge de l’ion, comme Cl⁻ à −I et Al³⁺ à +III.

📖 8. Détermination du nombre d’oxydation

★ À maîtriser

• Pour déterminer un nombre d’oxydation par la méthode pratique, on pose la somme algébrique des nombres d’oxydation égale à la charge totale de l’entité, avec H à +I et O à −II.

Compléments

• Dans CO₂, le carbone a le nombre d’oxydation +IV et, dans SO₄²⁻, le soufre a le nombre d’oxydation +VI.

• Dans SO₃²⁻, le soufre a le nombre d’oxydation +IV.

• Dans H₂O₂, l’oxygène a le nombre d’oxydation −I.

📖 9. Oxydation et réduction suivies par le n.o.

📝 Points essentiels

📌 Une diminution du nombre d’oxydation correspond à une réduction, tandis qu’une augmentation correspond à une oxydation.

• Dans la réaction Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu, le nombre d’oxydation du cuivre diminue de +II à 0, tandis que celui du fer augmente de 0 à +II.

💡 Astuce mémo

Oxydation : le n.o. augmente ; réduction : le n.o. diminue.