Cours : L’oxydoréduction
1 : Définitions
Toute réaction chimique mettant en jeu un transfert d’électrons (noté e–) est appelé réaction d’oxydoréduction.
Un oxydant est un espèce chimique susceptible de capter au moins un électron. On dit qu’il est réduit.
Un réducteur est une espèce chimique susceptible de céder au moins un électron. On dit qu’il s’oxyde.
2 : Couple oxydant/réducteur
Deux entités chimiques qui ne diffèrent que par leur nombre d’électrons, constituent un couple oxydant/réducteur simple. Ainsi 2 espèces chimiques sont dites conjuguées et forme un couple oxydant/réducteur, noté Ox/Red, si elles peuvent être reliées par la demi-équation d’oxydoréduction :
Ox + ne– = Red
Une oxydation correspond à une perte d’électrons, alors qu’une réduction correspond à un gain d’électrons.
Les demi-équations respectent les mêmes règles d’ajustement de stœchiométrie que les équations chimiques.
Ex : pour le couple I2/I– la demi-équation est I2 + 2e– = 2I–
pour le couple Fe3+/Fe2+ la demi-équation est Fe3+ + 1e– = Fe2+
3 : Réaction d’oxydoréduction
Elle est le siège d’un échange d’électrons entre le réducteur d’un couple qui cède les électrons et l’oxydant d’un autre couple qui les accepte. Cela doit ressortir avec les coefficients stœchiométriques. En effet, après avoir écrit les demi-équations des 2 couples mis en jeu dans une réaction chimique, on obtient l’équation de la réaction en combinant les égalités.
Ox1/Red1 avec Ox1 + ne– = Red1 et Ox2/Red2 avec Ox2 + ne– = Red2
ce qui donne la réaction aRed1 + bOx2 → cOx1 + dRed2 avec a,b,c,d les coefficients stœchiométriques.
Ex : Fe3+/Fe2+ la demi-équation est Fe3+ + 1e– = Fe2+
Cu2+/Cu la demi-équation est Cu2+ + 2e– = Cu
d’où, une fois le nombre d’électrons équilibré, donne l’équation d ela réaction : 2x(Fe3+ + 1e– = Fe2+)
Cu2+ + 2e– = Cu
2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+
4 : Équilibrer une demi-équation d’oxydoréduction
Pour certains couples Ox/Red, l’ajustement des coefficients stœchiométriques est plus compliqué. C’est pourquoi il existe une méthode qui fonctionne à tous les coups, si on la suit étape par étape. Pour cela, nous prendrons l’exemple du couple MnO4–/ Mn2+.
Étape 1 : écrire la demi-équation sous la forme classique :
MnO4– + ne– = Mn2+
Étape 2 : assurer la conservation de l’élément principal (ici le manganèse)
Étape 3 : Assurer la conservation de l’oxygène en ajustant avec l’eau H2O
MnO4– + ne– = Mn2+ +4H2O
Étape 4 : Assurer la conservation de l’hydrogène en ajustant avec l’ion H+
MnO4– + ne– + 8H+ = Mn2+ +4H2O
Étape 5 : assurer la conservation des électrons
MnO4– + 5e– + 8H+ = Mn2+ +4H2O