oxydoréduction

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Présentation

oxydoréduction, réaction chimique correspondant à l’action d’un corps oxydant sur un corps réducteur, avec la réduction de l’oxydant et l’oxydation du réducteur.

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Oxydant et réducteur

Une solution aqueuse d’ions cuivriques (Cu²⁺) est bleue. Si l’on y ajoute de la limaille de fer (Fe), on constate que la couleur bleue disparaît : les ions Cu²⁺ ont réagi. En outre, il se forme des ions Fe²⁺ dans la solution, mis en évidence par le précipité verdâtre qu’ils forment en présence de soude. On remarque également que le fer est recouvert d’un dépôt rouge. Il y a en effet formation de cuivre métallique Cu. La réaction a pour bilan :

Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu

Le fer a été oxydé par les ions Cu²⁺ et ces derniers ont été réduits par le fer. La réaction ci-dessus est donc une réaction d’oxydoréduction, dans laquelle le fer est le réducteur et le cuivre l’oxydant. La réaction est en fait le bilan des deux demi-réactions suivantes :

• oxydation : Fe → Fe²⁺ + 2e^-
• réduction : Cu²⁺ + 2e^- → Cu

Ainsi, l’oxydation d’un corps correspond à une perte d’électrons et la réduction correspond à un gain d’électrons. Un oxydant (ici, les ions Cu²⁺) est une substance susceptible de capter un ou plusieurs électrons ; un réducteur (ici, Fe) donne facilement un ou plusieurs électrons.

Si l’on note Ox l’oxydant, Red le réducteur et n le nombre d’électrons mis en jeu, l’équation-bilan de la demi-réaction d’oxydoréduction du couple s’écrit alors :

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Couple rédox

À tout oxydant d’une espèce on peut associer un réducteur de la même espèce, et réciproquement : on définit ainsi un couple rédox, que l’on note Ox / Red. Une réaction d’oxydoréduction est un échange d’électrons entre l’oxydant d’un couple rédox et le réducteur d’un autre couple. On peut remarquer que ce type de réaction est analogue aux réactions acido-basiques, qui correspondent à un échange de proton entre la base d’un couple acide-base et l’acide d’un autre couple.

Considérons deux couples rédox notés Ox₁ / Red₁ et Ox₂ / Red₂. Si l’on sait que l’oxydant Ox₁ réagit avec le réducteur Red₂, il se produit alors :

soit finalement :

(On a multiplié la première demi-équation par n₂ et la seconde par n₁ de façon à avoir le même nombre d’électrons échangés dans les deux demi-équations).

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Nombre d’oxydation

Dans la mesure où chaque espèce peut exister sous une forme plus ou moins oxydée, on peut définir un « nombre d’oxydation » pour caractériser la forme que l’on considère. Plus ce nombre est élevé, plus la forme est oxydée.

Pour les corps simples, le nombre d’oxydation correspond à la charge portée par l’élément chimique. Ainsi, le fer peut exister sous sa forme réduite, le fer métallique Fe (nombre d’oxydation 0), ou sous deux formes oxydées, les ions Fe²⁺ (nombre d’oxydation + II) et Fe³⁺ (nombre d’oxydation + III). Dans les cas plus complexes, le nombre d’oxydation est lié à la valence de l’élément chimique considéré.

Lors de l’oxydation d’un corps, son nombre d’oxydation augmente ; lors de sa réduction, il diminue. Ainsi, un oxydant est un composé dont le nombre d’oxydation peut diminuer ; un réducteur est une substance dont le nombre d’oxydation peut augmenter.