Les équilibres d'oxydoréduction

Pascale B.

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Les équilibres d'oxydoréduction

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Dans l'expérience de la plaque de zinc dans la solution de sulfate de cuivre, il se produit un transfert d'électrons. Il serait intéressant de « canaliser » ce transfert d'électrons pour ainsi obtenir un courant et récupérer de l'énergie électrique. Une pile électrochimique est un dispositif qui permet de générer un courant électrique en utilisant les réactions d'oxydoréduction (...)

Sommaire

Introduction

I) Réactions d'oxydoréduction

A. Introduction
B. Couple oxydant-réducteur
C. L'état d'oxydation, le nombre d'oxydation
D. Réaction d'oxydoréduction par transfert d'électrons entre le réducteur d'un couple et l'oxydant d'un autre couple
E. Couple oxydant-réducteur de l'eau

Pile électrochimique

A. Description sur un exemple (pile de type Daniell)
B. Notation compact d'une pile électrochimie

III) Potentiel d'oxydoréduction

A. Force électromotrice d'une pile électrochimique
B. Electrode standard à hydrogène
C. Définition du potentiel d'électrode ou potentiel d'oxydoréduction

IV) Formule de Nernst

V) Prévisions des réactions d'oxydoréduction

VI) Les potentiels redox et les constantes d'équilibre

VII) Domaine de prédominance

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Extraits

[...] -II Du point de vue de l'oxydoréduction H2O , H3O + et HO ! sont des espèces identiques (ce qui n'est évidemment pas le cas du point de vue acidobasique). Suivant le pH considéré, on peut envisager les couples: H3O + / H2 H2O / H2 HO ! / H2 et on écrira les demi-équations d'oxydoréduction sous les formes suivantes : 6 pH acide : 2H3O aq) + 2e ! = H2( g ) + 2H2O ou plus simplement 2H aq) + 2e ! [...]

[...] F la constante de Faraday, F = 96485 C.mol- a (Ox ) l'activité de l'espèce oxydante et a e d ) l'activité du réducteur ! RT R T # a (Ox ) ln (10 ) = 0,05916 V . On peut donc écrire ln % A nF n F % a e d ' $ 0,059 # a (Ox log % & % a e d n ( ' $ & ( Exemple : Cl2( g ) + 2e ! [...]

[...] = Fe( s ) Cd aq) + 2e ! = Cd( s ) ( E (Cd ) E 0 Fe2+ / Fe = ! V 0 ) / Cd = ! V ( ) ( ) 0,059 log 2 ( ) ( ) 0,059 log 2 E Fe2+ / Fe = E 0 Fe2+ / Fe + E Cd / Cd = E 0 Cd / Cd + où l'on suppose que l'on travaille à 25°C. Lorsque la pile produit un courant électrique, la concentration des réactifs (Cd ( aq ) )à la cathode diminue, de même que son potentiel, tandis ( ) que la concentration des produits augmente à l'anode Fe2+( aq) , ainsi que son potentiel. [...]

[...] On reparlera des états standard plus en détail dans le cours de thermochimie. Dans l'ESH, !#H3O + = 1 mol.L-1 d'où son nom. Par exemple, on considère la pile suivante : ( ) ( ) Pt( s ) H2( g ) bar ) H3O aq) 1 mol.L-1 Cu2+( aq) 1 mol.L-1 Cu( s ) 11 On mesure expérimentalement E 0pile = 0,340 V . On a utilisé la notation standard car tous les constituants de la pile sont dans leur état standard. [...]

[...] Zn( s ) Zn2+( aq) Cu2+( aq) Cu( s ) oxydation de Zn( , ANODE + i CATHODE, réduction de Cu2+( aq) Dans cette représentation : ! La demi-pile où se déroule l'oxydation est toujours écrite à gauche. La demi-pile où se déroule la réduction est toujours écrite à droite. La double barre représente le pont salin qui sépare les deux demi-piles. ! La simple barre sépare les substances qui sont dans des phases différentes. ! Dans certaines réactions d'oxydoréduction, les réactifs et les produits d'une ou des deux demi-réactions peuvent appartenir à la même phase. [...]

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