Réactions d'oxydoréduction | Chimie générale 3

Les réactions d'oxydation-réduction sont étudiées dans ce chapitre : les états d'oxydation, les réactions de rédox et les agents oxydants-réducteurs, les demi-réactions, les étapes pour équilibrer les équations dans des conditions acides et basiques, et la corrosion.

États d'oxydation

Oxidation state: charge d'oxydation hypothétique qu'un atome aurait si toutes les liaisons étaient complètement ioniques
Somme des charges d'oxydation de tous les atomes d'une espèce = charge nette de l'espèce


Oxidation state:

  • Free element: 0 
  • Ion: charge de l'ion 
  • Atomies des métaux alcalins dans les composés: +1 
  • Atomies des métaux alcalino-terreux dans les composés: +2
  • Halogènes dans les composés: -1
  • Atomes d'hydrogène avec un non-métal: +1 
  • Atomes d'hydrogène avec un métal: -1 
  • Atomes d'oxygène dans les composés: -2 

Fe ⇒ 0
Fe3+ ⇒ +3
LiCl ⇒ Li: +1
MgCl2 ⇒ Mg: +2
LiCl ⇒ Cl: -1
HCl ⇒ H: +1
NaH ⇒ H: -1
CO ⇒ O: -2

 

Pour les autres éléments du groupe principal:
état d'oxydation = nbre d'électrons de valence dans l'atome libre - nbre d'électrons de valence attribués à l'atome dans la molécule

 

Oxidation state of S in SOCl2:
 


O et Cl sont plus électronégatifs que S ⇒ les électrons des liaisons sont attribués à O et Cl
nbr d'électrons de valence pour le S libre = 6
nbr d'électrons de valence attribués à S dans SOCl2 = 2
Etat d'oxydation de S dans SOCl2 = 6 - 2 = +4

Réactions d'oxydoréduction

Réactions d'oxydoréduction (réactions redox) : réactions au cours desquelles l'état d'oxydation d'un atome, d'une molécule ou d'un ion change. Ces réactions impliquent le transfert d'électrons d'un réactif à un autre.


Oxydation : une particule devient plus positivement chargée (perte d'électrons)

⇒ le nombre d'oxydation augmente

Réduction : une particule devient moins positivement chargée (gain d'électrons)

⇒ le nombre d'oxydation diminue

Agent oxydant : substance qui est réduite lors d'une réaction redox (accepteur d'électrons)

Agent réducteur : substance qui est oxydée lors d'une réaction redox (donneur d'électrons)

 

2 Fe (s) + 3 Cl2 (aq) → 2 Fe3+ (aq) + 6 Cl- (aq) est une réaction d'oxydoréduction

États d'oxydation : Fe(s) ⇒ 0 ; Cl2 (aq) ⇒ 0 ; Fe3+ (aq) ⇒ +3 ; Cl- ⇒ -1

L'état d'oxydation du fer augmente ⇒ il est oxydé ⇒ agent réducteur

L'état d'oxydation du chlore diminue ⇒ il est réduit ⇒ agent oxydant

Demi-réactions

Les réactions de transfert d'électrons peuvent être séparées en 2 demi-réactions:

  • demi-réaction d'oxydation (perte d'électrons): les électrons apparaissent du côté droit
  • demi-réaction de réduction (gain d'électrons): les électrons apparaissent du côté gauche
     

2 Fe (s) + 3 Cl2 (aq) → 2 Fe3+ (aq) + 6 Cl- (aq) peut être séparée en 2 demi-réactions:

Fe (s) → Fe3+ (aq) + 3 e-          [oxydation]
Cl2 (aq) + 2 e- → 2 Cl- (aq)     [réduction]

Équilibrer les équations pour les réactions d'oxydoréduction.

1) Diviser la réaction en demi-réactions
2) Équilibrer les atomes (autres que O et H)
3) Équilibrer les atomes d'O en ajoutant des molécules de H2O
4) Équilibrer les atomes de H en ajoutant des ions H+ 
5) Équilibrer la charge en ajoutant des électrons
6) Multiplier chaque demi-réaction par un entier pour avoir: 
nombre d'électrons perdus = nombre d'électrons gagnés
7) Additionner les demi-réactions ensemble

Sous des conditions basiques:
8) Ajouter des ions HO- pour réagir avec tous les ions H+ : HO- + H+ → H2O

Corrosion: la réaction chimique qui se produit lorsque certains matériaux sont exposés à l'oxygène et à l'humidité de l'air, entraînant une détérioration progressive et une altération des propriétés du matériau.

Processus naturel qui convertit un métal en une forme plus chimiquement stable telle que l'oxyde, l'hydroxyde ou le sulfure. Selon le métal, l'humidité, l'acidité et la présence de certains anions, la corrosion peut détruire complètement un métal.
 

La corrosion du fer dans la formation de la rouille brune: oxyde de fer(III)

4 Fe (s) + 3 O2 (g) → 2 FeO3 (s)



Parfois, les métaux peuvent développer un film d'oxyde lorsqu'ils sont exposés à l'air ⇒ protection du métal
Pour prévenir la corrosion, un revêtement de zinc protecteur peut être appliqué sur l'acier ou le fer ⇒ ce processus s'appelle la galvanisation