Chapitre 3 : Les Équilibres d'Oxydo-Réduction
Concepts de Base
Oxydant et Réducteur
Oxydation : Perte d'électrons par une espèce chimique. Réduction : Gain d'électrons par une espèce chimique.
- Oxydant : Espèce qui accepte des électrons (elle-même est réduite).
- Réducteur : Espèce qui donne des électrons (elle-même est oxydée).
Exemple :
- Zn est le réducteur, car il perd des électrons (il est oxydé).
- **Cu}^{2+} est l'oxydant, car il gagne des électrons (il est réduit).
Équations de demi-réactions
Les réactions d'oxydo-réduction peuvent être séparées en deux demi-réactions : une pour l'oxydation et une pour la réduction.
Exemple : Pour la réaction ci-dessus :
- Demi-réaction d'oxydation :
- Demi-réaction de réduction :
Potentiel Redox (E⁰)
Définition et échelle des potentiels redox
Potentiel Redox (E⁰) : Mesure de la tendance d'une espèce chimique à gagner des électrons et à être réduite. Il est mesuré en volts (V) et comparé à un électrode standard, l'électrode à hydrogène (E⁰ = 0 V).
Table des potentiels standard (E⁰) : Classement des potentiels redox pour différentes réactions redox à 25°C, 1 atm de pression, et avec des concentrations de 1 M pour les solutions aqueuses.
Exemple :
- Potentiel standard de réduction pour : E⁰ = +0.34 V
- Potentiel standard de réduction pour : E⁰ = -0.76 V
Équation de Nernst et Équilibres Redox
Équation de Nernst
L'équation de Nernst permet de calculer le potentiel redox d'une réaction hors des conditions standard.
où :
- = Potentiel redox à une condition non standard.
- = Potentiel redox standard.
- = Constante des gaz parfaits (8.314 J/mol·K).
- = Température en Kelvin.
- = Nombre d'électrons transférés dans la réaction redox.
- = Constante de Faraday (96485 C/mol).
- = Quotient réactionnel,
Applications pratiques
- Calcul du potentiel de pile : Utilisation de l'équation de Nernst pour prédire le potentiel d'une pile électrochimique sous des conditions non standard.
- Prédiction de la direction des réactions redox : Une réaction redox spontanée se produit si le potentiel redox global est positif.
Titrages Redox
Principes des titrages redox
- Titrage redox : Méthode analytique pour déterminer la concentration d'une espèce en solution, basée sur une réaction d'oxydo-réduction.
- Point équivalent : Moment où les quantités de l'oxydant et du réducteur sont stœchiométriquement équivalentes.
Utilisation des indicateurs redox
- Indicateur redox : Substance qui change de couleur à un certain potentiel redox, signalant le point équivalent du titrage.
- Exemples d'indicateurs redox :
- Ferroïne : Change de couleur autour de +1.10 V.
- Diphénylamine : Change de couleur autour de +0.76 V.
Exemple de titrage redox :
- Titration du fer(II) avec du permanganate de potassium (KMnO₄).