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

Classe: 
Première
 

I. Classement de deux couples

1. Classement relatif des couples Cu2+/Cu et Zn2+/Zn 

1.1 action des ions Zn2+ sur le métal cuivre Cu

  Expérience

Plongeons une lame cuivre dans une solution de sulfate de zinc ZnSO4 initialement incolore (ZnSO4  Zn2+ + SO24).
 

  Observation

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

  Interprétation 

Le cuivre métallique Cu ne réagit donc pas à priori avec les ions Zn2+

1.2 Action des ions Cu2+ sur le métal zinc Zn

  expérience

Plongeons une lame de zinc dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 initialement incolore 
 
 

Observation

On constate au bout de quelques minutes :
 
  que la solution se décolore : il y a disparition progressive des ions Cu2+
 
  qu'il se forme sur la partie immergée de la lame de zinc un dépôt de cuivre rouge : les ions Cu2+ sont donc passés à l'état de cuivre métallique

  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 + Cu2+  Zn2+ + Cu

1.3 Action des ions Zn2+ sur les ions Cu2+

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

  Observation 

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

  Interprétation 

Les ions Cu2+ ne réagissent donc pas avec les ions Zn2+

1.4 Sens de la réaction spontanée entre deux couples

La seule réaction spontanée entre les espèces chimiques qui constituent les couples Cu2+/Cu et Zn2+/Zn a lieu entre Zn et Cu2+. 
 
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 Cu2+ joue le rôle d'oxydant :
 
  le pouvoir oxydant de Cu2+ est supérieur à celui de Zn2+
 
  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 Cu2+/Cu

2.1 Action des ions Cu2+ sur le fil d'argent Ag

  Expérience

Plongeons un fil d'argent métallique dans une solution de solution de sulfate de cuivre II (CuSO4)
 
 

  Observation 

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

  Interprétation

Les ions Cu2+ ne réagissent donc pas le métal argent.

2.2 Action des ions Ag+ sur le métal cuivre Cu

  Expérience

Plongeons des copeaux métalliques de cuivre dans une solution de solution de de nitrate d'argent (AgNO3)
 
 

  Observation 

  La solution se colore progressivement en bleu, caractéristique de la présence d'ions Cu2+ dans la solution.
 
  Sur le cuivre, on observe un dépôt de métal argent.

  Interprétation 

Les ions Ag+ r&agissant avec le métal cuivre selon l'équation-bilan : 
Cu + 2Ag+  Cu2+ + 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 Cu2+
 
 

3. Généralisation                                                                                                                   

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

4. Place du couple H3O+/H2 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 H3O+/H2 est donc placé dans la classification électrochimique entre les couples Cu2+/Cu et Pb2+/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 Ox1 réagit sur le rédacteur le plus fort Red2 pour donner le réducteur le plus faible Red1 et l'oxydant le plus faible Ox2.
 
 
Cette règle est connue sous le nom de la règle  "gamma" γ
 
n2(Ox1 + n1e  Red1)
 
n2Ox1 + n1Red2  n2Red1 + n1Ox2
 
n1(Red2  Ox2 + n2e)

2. Présentation du tableau de la classification électrochimique des couples

3. L'intérêt de la classification 

La classification des couples oxydant/réducteur permet de prévoir la seule réaction qui se produit naturellement entre deux couples donnés.

Remarques :

  Plus fort est un oxydant, plus faible est son réducteur conjugué. 
 
  Un cation métallique oxyde les métaux conjugués des cations métalliques situés au-dessous de lui.
 
  Un métal réduit les cations des métaux placés au-dessus de lui.
 
  Un réducteur est d'autant plus fort qu'il cède facilement des électrons.
 
  Un oxydant est d'autant plus fort qu'il accepte facilement des électrons.

 

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Bien travailler

C'est compréhensive les informations Merci

Les informations sont compréhensive

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