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Les transformations chimiques : oxydoréduction et réactions acide-base
Objectifs pédagogiques :
- Reconnaître une réaction d’oxydoréduction (oxydation et réduction)
- Identifier un acide et une base selon Brønsted
- Écrire et équilibrer les demi-équations électroniques
1. Notions d’oxydation et de réduction
L’oxydation est une perte d’électron(s) par une espèce chimique. La réduction est un gain d’électron(s). Un oxydant est une espèce capable de capter des électrons, un réducteur est une espèce capable de céder des électrons. Un couple oxydant/réducteur (redox) est noté : Ox/Red. Exemple : Cu²⁺/Cu (couple du cuivre) — Cu²⁺ est l’oxydant, Cu est le réducteur. La demi-équation associée : Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu.
2. Réaction d’oxydoréduction
Une réaction d’oxydoréduction met en jeu un transfert d’électrons entre un oxydant (qui capte les e⁻) et un réducteur (qui cède les e⁻). Elle s’écrit comme la combinaison de deux demi-équations électroniques. Exemple : la réaction entre le zinc (Zn) et les ions cuivre (Cu²⁺) : Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu. Ici, Zn est oxydé (perd 2e⁻ → Zn²⁺) et Cu²⁺ est réduit (capte 2e⁻ → Cu).
3. Équilibrer une équation redox
Étapes : (1) Identifier les deux couples mis en jeu (ex: Zn²⁺/Zn et Cu²⁺/Cu). (2) Écrire les deux demi-équations : Zn = Zn²⁺ + 2e⁻ (oxydation) et Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu (réduction). (3) Additionner les deux demi-équations en égalisant le nombre d’électrons : Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu. En milieu acide ou basique, on ajuste avec H₂O, H⁺ ou OH⁻.
4. Acides et bases selon Brønsted
Un acide est une espèce capable de céder un proton H⁺. Une base est une espèce capable de capter un proton H⁺. Un couple acide/base est noté : AH/A⁻. Exemple : couple CH₃COOH/CH₃COO⁻ (acide acétique/ion acétate). La demi-équation : CH₃COOH = CH₃COO⁻ + H⁺. Une réaction acide-base est un transfert de proton entre un acide et une base. Exemple : CH₃COOH + NH₃ → CH₃COO⁻ + NH₄⁺.
5. Applications
Exercice 1 : Identifier l’oxydant et le réducteur dans : Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂. Réponse : Les couples : Fe²⁺/Fe et H⁺/H₂. Fe est le réducteur (s’oxyde en Fe²⁺). H⁺ (de HCl) est l’oxydant (est réduit en H₂).
Exercice 2 : Quelle est la base conjuguée de l’acide NH₄⁺ ? Réponse : NH₃ (ammoniac). Le couple est NH₄⁺/NH₃.
Résumé :
Les réactions d’oxydoréduction impliquent un transfert d’électrons, tandis que les réactions acide-base impliquent un transfert de protons. Dans les deux cas, l’espèce qui perd est le réducteur (ou l’acide) et celle qui gagne est l’oxydant (ou la base). Maîtriser l’écriture des demi-équations est essentiel pour équilibrer les réactions chimiques.
