📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Définition : Une réaction d'oxydoréduction est un transfert d'électrons entre un réducteur (donneur) et un oxydant (accepteur).
- Couple Redox : Noté $Ox/Red$, lié par la demi-équation : $Ox + n e^- \rightleftharpoons Red$.
- Degré d'oxydation (d.o.) : Charge fictive d'un atome dans une molécule. La somme des d.o. dans une molécule neutre est nulle.
- Équation de Nernst : Pour un couple $Ox/Red$ à 25°C : $E = E^0(Ox/Red) + \frac{0,059}{n} \log \frac{[Ox]}{[Red]}$.
- Condition de spontanéité : Une réaction est spontanée si $K > 1$ ou si $\Delta_r G < 0$. On utilise la règle du "gamma" sur l'échelle des potentiels.
Méthodes à maîtriser
- Équilibrer une demi-équation : 1. Équilibrer l'élément central ; 2. Équilibrer l'oxygène avec $H_2O$ ; 3. Équilibrer l'hydrogène avec $H^+$ ; 4. Équilibrer la charge avec $e^-$.
- Calcul de la constante d'équilibre : $K = 10^{\frac{n(E^0_1 - E^0_2)}{0,059}}$.
- Schéma d'une pile : Toujours écrire l'anode (oxydation) à gauche et la cathode (réduction) à droite.
Exemples corrigés
- Exemple : Équilibrer $MnO_4^- / Mn^{2+}$. $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$.
- Calcul de $K$ : Pour $Cu^{2+} + Zn \rightarrow Cu + Zn^{2+}$, avec $E^0(Cu^{2+}/Cu) = 0,34V$ et $E^0(Zn^{2+}/Zn) = -0,76V$. $E^0_{cat} - E^0_{an} = 0,34 - (-0,76) = 1,1V$. $K = 10^{\frac{2 \times 1,1}{0,059}} \approx 10^{37}$.
Erreurs fréquentes
- Oublier de multiplier les demi-équations par les coefficients pour que le nombre d'électrons soit identique.
- Inverser l'anode et la cathode dans le calcul de la f.é.m ($E_{cathode} - E_{anode}$).
- Oublier les ions $H^+$ en milieu acide.