Notion de couple oxydant - réducteur - 1er s

Classe: 
Première
 

I. Réaction d'oxydoréduction

1. Action du métal zinc sur les ions cuivre II

1.1 Expérience

Dans un bêcher contenant une lame de zinc (Zn), versons une solution de sulfate de cuivre (Cu2+, SO24).
 
 

1.2 Observations

La lame de zinc (Zn) se recouvre rapidement d'une pellicule brun-rouge de cuivre (Cu) sous forme naissante, et la solution de sulfate de cuivre se décolore
 

1.3 Interprétation

La décoloration et l'apparition de la pellicule brun-rouge indique que les ions cuivre II (Cu2+ sont passés sous forme métallique Cu en gagnant des électrons
 
Cu2+ + 2e  Cu
 
Dans le même temps, du zinc (Zn) passe sous forme d'ions zinc II (Zn2+) en perdant des électrons ; la solution donne un précipité en d'une solution d'hydroxyde de sodium 
 
Zn  Zn2+ + 2e
 
La réaction chimique responsable de cette transformation se traduit par l'équation :
Cu2+ + Fe(s)  Cu(s) + Fe2+

2. Action des ions argent Ag+ sur le métal cuivre 

2.1 Expérience

Dans un bécher contenant une lame de cuivre (Cu), versons une solution de nitrate d'argent (Ag+, NO3)
 
 

2.2 Observations

La lame de cuivre (Cu) se recouvre rapidement d'une poudre noir d'argent métallique (Ag) sous forme naissance, les ions argent (Ag+) sont passés sous forme métallique (Ag).
 
Dans le même temps, du cuivre (Cu) passe sous forme d'ions cuivre II (Cu2+), la solution se teinte légèrement en bleu

2.3 Interprétation

Il se produit un transfert d'électrons du cuivre (Cu) aux ions argent (Ag+) :
 
Les atomes de cuivre cèdent chacun deux électrons et se transforment en ions cuivre (II) Cu2+
Cu  Cu2+ + 2e
 
Simultanément, les ions argent Ag+ captent ces électrons et se transforment en atomes d'argent.
2Ag+ + Cu  2Ag
 
Les aiguilles formées sont constituées d'argent métallique Ag(s).
 
Le bleuissement de la solution est dû à la formation d'ions cuivre Cu2+.
 
L'équation de cette réaction est :
2Ag+ + 2e  2Ag + Cu2+
 
Le passage entre métal et cation métallique nécessite un transfert d'électrons, cette réaction est bien une réaction d'oxydoréduction.

3. Définitions 

Un oxydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons au cours d'une transformation chimique 
 
Un réducteur est une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs électrons au cours d'une transformation chimique 
 
Une oxydation est une perte d'électrons 
 
Une réduction est un gain d'électrons 
 
Les réactions d'oxydoréduction sont des réactions de transfert d'électrons entre un oxydant et un réducteur.

II. Couple oxydant-réducteur ion métallique/métal

1. Notation

Au cours de la 1 expérience, nous avons vu que :
 
Cu2+ + 2e  Cu.
 
Les ions Cu2+ jouent le rôle d'oxydant.
 
Au cours de la 2 expérience, nous avons vu que :
 
Cu  Cu2+ + 2e.
 
Cu joue le rôle de réducteur. 
 
On constante donc que selon les réactions il y a passage de l'ion Cu2+ (oxydant) au métal cuivre Cu (réducteur) ou l'inverse.  
 
Les ions cuivre et le cuivre métallique constituent un couple oxydant/réducteur ou couple redox, noté Cu2+/Cu. 
 
De manière générale, on appelle couple oxydant/réducteur ou couple redox, noté Ox/Red, deux entités chimiques qui se transforment l'une en l'autre par transfert d'électrons.

2. Demi-équation électronique

Dans certaines conditions, on peut transformer le cuivre (métal) en ion cuivre II (ion métallique) correspondant et inversement.
 
Ceci se traduit par une seule demi-équation d'oxydoréduction : 
Cu2++2e  Cu
 
Pour formaliser le passage de l'état oxydé à l'état réduit et inversement, on écrit la demi-équation électronique :
Mn+ne  M

Remarque 

Cette écriture est une schématisation, elle ne traduit pas la réalité car les électrons n'existent pas en solution aqueuse

3. Exemples de couples redox et écriture des demi-équations redox correspondantes 

Couples redoxDemi-équationsredoxAg+/AgAg++e  AgFe2+/FeFe2++2e  FeAg+/AgAg++e  AgCu2+/CuCu2++2e  CuZn2+/ZnZn2++2e  ZnNa+/NaNa++e  NaAl3+/AlAl3++3e  Al

 

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