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Classification qualitative des couples oxydant - réducteur ion métalique/métal - 1er s

Classe:

Première

I. Classement de deux couples

1. Classement relatif des couples $Cu^{2+}/Cu$ et $Zn^{2+}/Zn$

1.1 action des ions $Zn^{2+}$ sur le métal cuivre $Cu$

$\bullet\ $ Expérience

Plongeons une lame cuivre dans une solution de sulfate de zinc $ZnSO_{4}$ initialement incolore $(ZnSO_{4}\ \rightarrow\ Zn^{2+}\ +\ SO_{4}^{2-}).$

$\bullet\ $ Observation

Il ne se produit aucune réaction quelle que soit la durée de l'expérience.

$\bullet\ $ Interprétation

Le cuivre métallique $C_{u}$ ne réagit donc pas à priori avec les ions $Zn^{2+}$

1.2 Action des ions $Cu^{2+}$ sur le métal zinc $Zn$

$\bullet\ $ expérience

Plongeons une lame de zinc dans une solution de sulfate de cuivre $C_{u}SO_{4}$ initialement incolore

$\bullet $ Observation

On constate au bout de quelques minutes :

$-\ $ que la solution se décolore : il y a disparition progressive des ions $Cu^{2+}$

$-\ $ qu'il se forme sur la partie immergée de la lame de zinc un dépôt de cuivre rouge : les ions $Cu^{2+}$ sont donc passés à l'état de cuivre métallique

$\bullet\ $ Interprétation

Au cours de la réaction il y a eu transfert des électrons du zinc métallique vers les ions cuivre $(II)$ selon l'équation :

$$Zn\ +\ Cu^{2+}\ \rightarrow\ Zn^{2+}\ +\ Cu$$

1.3 Action des ions $Zn^{2+}$ sur les ions $Cu^{2+}$

Mélangeons dans un bécher une solution de sulfate de zinc et une solution de sulfate de cuivre.

$\bullet\ $ Observation

On n'observe aucune réaction, même au bout d'un temps très long

$\bullet\ $ Interprétation

Les ions $Cu^{2+}$ ne réagissent donc pas avec les ions $Zn^{2+}$

1.4 Sens de la réaction spontanée entre deux couples

La seule réaction spontanée entre les espèces chimiques qui constituent les couples $Cu^{2+}/Cu$ et $Zn^{2+}/Zn$ a lieu entre $Zn$ et $Cu^{2+}.$

Il s'agit d'une réaction d'oxydoréduction lors de cette réaction :

$Zn$ joue le rôle réduction d'oxydoréduction lors de cette réaction : $Zn$ joue le rôle réduction et $Cu^{2+}$ joue le rôle d'oxydant :

$\bullet\ $ le pouvoir oxydant de $Cu^{2+}$ est supérieur à celui de $Zn^{2+}$

$\bullet\ $ le pouvoir réduction de $Zn$ est supérieur à celui de $Cu$

Les deux couples sont écrites comme suit

$POC$ (Pouvoir oxydant Croissant)

$PRC$ (Pouvoir Réducteur Croissant)

Pour chaque couple la forme oxydante est écrite à gauche, la forme réductrice à droite.

Le couple dont l'oxydant est le plus fort est écrit au-dessus du couple dont l'oxydant est le plus faible.

$-\ $ Équation-bilan

2. Classement relatif des couples $Ag^{+}/Ag$ et $Cu^{2+}/Cu$

2.1 Action des ions $Cu^{2+}$ sur le fil d'argent $Ag$

$\bullet\ $ Expérience

Plongeons un fil d'argent métallique dans une solution de solution de sulfate de cuivre $II$ $(CuSO_{4})$

$\bullet\ $ Observation

On n'observe aucune réaction, même au bout d'un temps très long.

$\bullet\ $ Interprétation

Les ions $Cu^{2+}$ ne réagissent donc pas le métal argent.

2.2 Action des ions $Ag^{+}$ sur le métal cuivre $Cu$

$\bullet\ $ Expérience

Plongeons des copeaux métalliques de cuivre dans une solution de solution de de nitrate d'argent $(AgNO_{3})$

$\bullet\ $ Observation

$\bullet\ $ La solution se colore progressivement en bleu, caractéristique de la présence d'ions $Cu^{2+}$ dans la solution.

$\bullet\ $ Sur le cuivre, on observe un dépôt de métal argent.

$\bullet\ $ Interprétation

Les ions $Ag^{+}$ r&agissant avec le métal cuivre selon l'équation-bilan :

$$Cu\ +\ 2Ag^{+}\ \rightarrow\ Cu^{2+}\ +\ 2Ag$$

$Cu$ a joué un rôle de réduction, $Ag^{+}$ a joué le rôle d'oxydant.

2.3 Conclusion

Le cuivre est plus réduction que l'argent.

L'ion $Ag^{+}$ est plus oxydant que l'ion $Cu^{2+}$

3. Généralisation

Des expériences qualitatives assez précises faites dans des laboratoires spécialisés ont permis une classification électrochimique des différents métaux

4. Place du couple $H_{3}O^{+}/H_{2}$ dans la classification

Dans des tubes à essais plaçons de la poudre, de la tournure ou des grains de métaux suivant :

$al$, $Zn$, $Fe$, $pb$, $Cu.$

Ajoutons dans chaque tube quelques gouttes de solution d'acide chlorhydrique.

Nous constatons que l'acide réagit avec l'aluminium, le zinc, le fer, le plomb, avec chaque fois dégagement de dihydrogène.

Par contre, il ne réagit pas avec cuivre.

Ces expériences nous permettrons de conclure que l'aluminium, le zinc, le fer, le plomb sont plus réducteurs que l'hydrogène, mais que l'hydrogène est plus réducteur que le cuivre et l'argent.

Le couple $H_{3}O^{+}/H_{2}$ est donc placé dans la classification électrochimique entre les couples $Cu^{2+}/Cu$ et $Pb^{2+}/Pb.$

II. Tableau de classification qualitative des couples ion métallique/métal.

1. Principe de la classification électrochimique

Au cours d'une réaction naturelle, l'oxydant le plus fort $Ox_{1}$ réagit sur le rédacteur le plus fort $Red_{2}$ pour donner le réducteur le plus faible $Red_{1}$ et l'oxydant le plus faible $Ox_{2}.$