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Partie 1 : Transfert d'électrons - Oxydation, Réduction, Oxydant, Réducteur

La corrosion des métaux, l'effet de l'eau de Javel, ou encore la production d'énergie dans nos cellules sont tous des exemples de réactions mettant en jeu un transfert d'électrons.

Table des matières

1. Expérience : Réaction du zinc avec les ions cuivre II
2. Interprétation : Un transfert d'électrons
3. Définitions : Oxydation, Réduction, Oxydant, Réducteur

1 Expérience : Réaction du zinc avec les ions cuivre II

📝 Activité expérimentale

Protocole : On plonge une lame de zinc ($Zn$) dans une solution aqueuse de sulfate de cuivre II ($CuSO_4$) de couleur bleue.

                    Observations
                    La lame de zinc se recouvre d'un dépôt rouge-brun.
La solution bleue se décolore progressivement.

                

🔬 Caractérisation des produits formés

Étape 1 : On filtre la solution. Le dépôt rouge-brun est identifié comme étant du cuivre métallique ($Cu$).

Étape 2 : On ajoute quelques gouttes d'hydroxyde de sodium ($NaOH$) à la solution incolore obtenue. Il se forme un précipité blanc qui se redissout dans un excès de soude, caractéristique des ions zinc II ($Zn^{2+}$).

Schéma de l'expérience : la lame de zinc avant et après immersion dans la solution de CuSO₄

Conclusion de l'expérience

Les réactifs sont le zinc ($Zn$) et les ions cuivre II ($Cu^{2+}$). Les produits sont les ions zinc II ($Zn^{2+}$) et le cuivre métallique ($Cu$).

L'équation chimique de la réaction est :

$$Zn_{(s)} + Cu^{2+}_{(aq)} \longrightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + Cu_{(s)}$$

2 Interprétation : Un transfert d'électrons

📌 Comment les atomes de zinc deviennent-ils des ions ?

Chaque atome de zinc perd deux électrons pour se transformer en ion zinc $Zn^{2+}$.

$$Zn_{(s)} \longrightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + 2e^{-}$$

C'est une oxydation du zinc.

📌 Comment les ions cuivre deviennent-ils des atomes ?

Chaque ion cuivre II capte deux électrons pour se transformer en atome de cuivre $Cu$.

$$Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^{-} \longrightarrow Cu_{(s)}$$

C'est une réduction du cuivre II.

Conclusion

Au cours de cette réaction, il y a transfert d'électrons : le zinc cède des électrons (il est oxydé) et les ions cuivre II captent ces électrons (ils sont réduits).

Une réaction d'oxydo-réduction est donc une réaction caractérisée par un transfert d'électrons entre deux espèces chimiques.

Transfert d'électrons entre le zinc et l'ion cuivre II

3 Définitions : Oxydation, Réduction, Oxydant, Réducteur

📌 Oxydation et Réduction

Oxydation : perte d'un ou plusieurs électrons.
Réduction : gain d'un ou plusieurs électrons.

Ces deux phénomènes sont indissociables : une oxydation s'accompagne toujours d'une réduction.

📌 Oxydant et Réducteur

Oxydant : espèce chimique susceptible de capter un ou plusieurs électrons. Au cours d'une réaction, il est réduit.
Réducteur : espèce chimique susceptible de céder un ou plusieurs électrons. Au cours d'une réaction, il est oxydé.

Schéma général du transfert d'électrons entre un réducteur et un oxydant

📝 Application : Identifier l'oxydant et le réducteur

Dans la réaction $Zn_{(s)} + Cu^{2+}_{(aq)} \longrightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + Cu_{(s)}$ :

Réducteur : $Zn$ (cède 2 électrons, s'oxyde).

Oxydant : $Cu^{2+}$ (capte 2 électrons, se réduit).

📝 Application 2 : Réaction du cuivre avec les ions argent

On plonge une lame de cuivre dans une solution de nitrate d'argent ($Ag^+$). La solution devient bleue et un dépôt d'argent métallique apparaît.

Demi-équation de l'oxydation : $Cu_{(s)} \longrightarrow Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^{-}$

Demi-équation de la réduction : $Ag^+_{(aq)} + 1e^{-} \longrightarrow Ag_{(s)}$

Équation bilan : $Cu_{(s)} + 2Ag^+_{(aq)} \longrightarrow Cu^{2+}_{(aq)} + 2Ag_{(s)}$

Réaction du cuivre avec les ions argent

                    À retenir
                    Une réaction d'oxydo-réduction est un transfert d'électrons.
Oxydation : perte d'électrons (\(e^{-}\)).
Réduction : gain d'électrons (\(e^{-}\)).
Un oxydant est une espèce qui capte des électrons.
Un réducteur est une espèce qui cède des électrons.
Une oxydation et une réduction sont simultanées.

                

Et après ?

Dans la Partie 2, on présentera la notion de couple oxydant/réducteur et on apprendra à écrire les demi-équations électroniques.

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