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Un exemple concret
Un clou en fer plongé dans une solution de sulfate de cuivre se couvre de cuivre : le fer cède des électrons aux ions Cu²⁺, qui deviennent du cuivre métallique.
Le piège à éviter
Moyen mnémotechnique : le réducteur Perd des électrons, l'oxydant les Gagne. Une oxydation est une perte d'électrons, une réduction un gain.
Pour aller plus loin
Le mot « oxydation » est apparu à la fin du XVIIIe siècle avec Lavoisier, pour désigner la combinaison d'un corps avec le dioxygène, comme dans la combustion ou la rouille. Au XXe siècle, les chimistes ont généralisé l'idée : ce qui compte n'est pas l'oxygène mais l'échange d'électrons. Chaque couple oxydant/réducteur s'écrit par une demi-équation : Ox + n e⁻ = Red. Pour le cuivre : Cu²⁺ + 2 e⁻ = Cu ; pour le fer : Fe²⁺ + 2 e⁻ = Fe. Une réaction met en jeu deux couples, et l'oxydant de l'un réagit avec le réducteur de l'autre.
Pour écrire l'équation d'une réaction, on équilibre d'abord les demi-équations, puis on ajuste les coefficients pour que les électrons cédés soient égaux aux électrons captés, de sorte qu'ils n'apparaissent plus dans le bilan. Prenons l'aluminium et les ions cuivre(II) : Al = Al³⁺ + 3 e⁻ (à multiplier par 2) et Cu²⁺ + 2 e⁻ = Cu (à multiplier par 3). Dans les deux cas 6 électrons sont échangés, d'où 2 Al + 3 Cu²⁺ → 2 Al³⁺ + 3 Cu. En solution acide ou en présence d'eau, on équilibre aussi l'oxygène avec H₂O et l'hydrogène avec H⁺.
Cette notion est présente dans le thème « Constitution et transformations de la matière ». Elle explique des phénomènes quotidiens : la corrosion du fer, où le métal est oxydé en ions fer(II) en présence d'eau et de dioxygène, ou encore le fonctionnement des piles. La pile Daniell, imaginée par John Daniell en 1836, associe les couples Zn²⁺/Zn et Cu²⁺/Cu : le zinc cède des électrons à travers un circuit extérieur, ce qui produit un courant. Les accumulateurs de nos téléphones reposent aussi sur des réactions d'oxydoréduction, que l'on peut inverser en les rechargeant.
Ne pas confondre
- Réaction acide-base : Elle correspond à un transfert d'ion hydrogène H⁺ entre un acide et une base, alors que l'oxydoréduction est un transfert d'électrons.
- Oxydation et oxydant : L'oxydation est la perte d'électrons subie par le réducteur. L'oxydant, lui, est l'espèce qui capte des électrons et subit donc une réduction.
- Combustion : C'est un cas particulier d'oxydoréduction où le dioxygène est l'oxydant. Beaucoup d'oxydations n'impliquent pas du tout le dioxygène, comme celle du fer par les ions cuivre(II).
Dans ta copie
Pour expliquer le fonctionnement de la pile Daniell, j'identifie d'abord les deux couples en jeu : Zn²⁺/Zn et Cu²⁺/Cu. Le zinc métallique est le réducteur : il est oxydé selon Zn = Zn²⁺ + 2 e⁻ et libère des électrons à l'électrode négative. Ces électrons circulent dans le circuit extérieur jusqu'à l'électrode de cuivre, où les ions Cu²⁺, qui jouent le rôle d'oxydant, sont réduits en cuivre métallique. L'équation globale Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu montre qu'une réaction d'oxydoréduction convertit de l'énergie chimique en énergie électrique.
À retenir
- Un oxydant capte des électrons et se réduit ; un réducteur en cède et s'oxyde.
- Chaque couple s'écrit par une demi-équation : Ox + n e⁻ = Red.
- Dans l'équation finale, les électrons cédés et captés se compensent et disparaissent.
- La pile convertit l'énergie chimique d'une réaction d'oxydoréduction en énergie électrique.
Teste-toi
Physique-chimie · question corrigée
Dans une réaction d'oxydoréduction, l'oxydant :
Voir la réponse
Réponse B. L'oxydant capte des électrons : il est réduit.
Physique-chimie · question corrigée
Dans la réaction 2 Al + 3 Cu²⁺ → 2 Al³⁺ + 3 Cu, combien d'électrons sont échangés au total ?
Voir la réponse
Réponse C. Deux atomes d'aluminium cèdent chacun 3 électrons, soit 6. Trois ions cuivre(II) captent chacun 2 électrons, soit 6 aussi. Les deux nombres doivent être égaux.
Questions fréquentes
Comment reconnaître l'oxydant et le réducteur dans un couple ?
Dans l'écriture Ox/Red, l'oxydant est à gauche et le réducteur à droite. Dans la demi-équation Ox + n e⁻ = Red, l'oxydant est le côté qui reçoit les électrons.
Comment équilibrer une demi-équation ?
On suit un ordre : l'élément principal, puis l'oxygène avec H₂O, puis l'hydrogène avec H⁺, enfin la charge avec des électrons. Vérifie toujours que la charge totale est identique des deux côtés.
Notions liées
Pour réviser tout le chapitre, va sur la page Physique-chimie, ou retrouve toutes les définitions dans le lexique du bac. Dans l'application, les quiz reprennent ces notions sur le programme de ta série.