1. Introduction aux concepts fondamentaux
1.1. Définition de l'oxydation et de la réduction
Les réactions d'oxydo-réduction, souvent appelées réactions rédox, sont des processus chimiques fondamentaux où il y a un transfert d'électrons entre deux espèces chimiques.
-
Oxydation: C'est une réaction au cours de laquelle une espèce chimique perd des électrons.
- L'espèce qui perd des électrons est appelée le réducteur.
- Exemple: (le cuivre métallique perd 2 électrons)
-
Réduction: C'est une réaction au cours de laquelle une espèce chimique gagne des électrons.
- L'espèce qui gagne des électrons est appelée l'oxydant.
- Exemple: (l'ion argent gagne 1 électron)
Pour résumer:
- Un oxydant est une espèce capable de gagner des électrons (il est réduit).
- Un réducteur est une espèce capable de perdre des électrons (il est oxydé).
Un couple rédox (ou couple oxydant/réducteur) est noté . Il est constitué d'un oxydant et de sa forme réduite correspondante. Par exemple, ou . L'oxydant et le réducteur d'un même couple sont dits conjugués.
L'oxydation et la réduction se produisent toujours simultanément : si une espèce perd des électrons (oxydation), une autre espèce doit les gagner (réduction).
1.2. Écriture des demi-équations électroniques
Une réaction d'oxydo-réduction globale est la somme de deux demi-équations électroniques, l'une pour l'oxydation et l'autre pour la réduction. Pour écrire correctement ces demi-équations, il faut respecter deux principes fondamentaux :
- Conservation des éléments: Il doit y avoir le même nombre de chaque type d'atome de chaque côté de la flèche.
- Conservation de la charge: La somme des charges électriques doit être la même de chaque côté de la flèche.
Méthode générale pour équilibrer une demi-équation en milieu aqueux :
- Équilibrer l'élément principal (autre que O ou H).
- Équilibrer les atomes d'oxygène (O) en ajoutant des molécules d'eau ().
- Équilibrer les atomes d'hydrogène (H) en ajoutant des ions (en milieu acide) ou et (en milieu basique).
- Milieu acide: ajouter
- Milieu basique: ajouter du côté où il manque des H, puis ajouter le même nombre d' de l'autre côté. Simplifier si possible.
- Équilibrer les charges en ajoutant des électrons (). Les électrons sont toujours du côté de l'oxydant.
Exemples :
-
Couple (en milieu acide)
- (Mn est équilibré)
- (équilibrer O avec )
- (équilibrer H avec )
- Charge à gauche: . Charge à droite: . Il faut ajouter 5 électrons à gauche pour équilibrer les charges: (C'est une réduction, est l'oxydant)
-
Couple (en milieu acide)
- (équilibrer Cr)
- (équilibrer O)
- (équilibrer H)
- Charge à gauche: . Charge à droite: . Il faut ajouter 6 électrons à gauche: (Réduction)
-
Couple (en milieu basique)
- (équilibrer O)
- (pour équilibrer H, ajouter à gauche pour avoir puis à droite) Simplification: (en retirant de chaque côté)
- Charges: gauche 0, droite -4. Ajouter à gauche: (Réduction) Alternative en milieu basique (plus simple): équilibrer comme en milieu acide puis ajouter des deux côtés pour neutraliser les . Ajouter de chaque côté: (Après simplification des )
1.3. Écriture de l'équation de réaction d'oxydo-réduction
Une fois les deux demi-équations électroniques équilibrées, on peut écrire l'équation de réaction globale. Pour cela, il faut s'assurer que le nombre d'électrons échangés soit le même dans les deux demi-équations.
Méthode :
- Écrire les deux demi-équations électroniques équilibrées.
- Multiplier chaque demi-équation par un coefficient stœchiométrique tel que le nombre d'électrons mis en jeu soit le même dans les deux (le plus petit commun multiple).
- Additionner les deux demi-équations.
- Simplifier les espèces identiques présentes des deux côtés de l'équation (électrons, , , etc.).
Les électrons ne doivent jamais apparaître dans l'équation globale de la réaction rédox.
Exemple: Réaction entre l'ion permanganate () et l'ion fer(II) () en milieu acide.
-
Demi-équation de réduction (permanganate): (5 électrons)
-
Demi-équation d'oxydation (fer(II)): (1 électron)
Pour que le nombre d'électrons soit le même, on multiplie la demi-équation du fer par 5:
Maintenant, on additionne les deux demi-équations:
On simplifie les électrons:
Les coefficients stœchiométriques sont les nombres devant chaque espèce chimique. Ils indiquent les proportions dans lesquelles les réactifs réagissent et les produits se forment.


