Définition
Oxydation
L'oxydation est une réaction chimique au cours de laquelle une espèce chimique perd un ou plusieurs électrons.
Réduction
La réduction est une réaction chimique au cours de laquelle une espèce chimique gagne un ou plusieurs électrons.
Oxydant
Un oxydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons au cours d'une réaction chimique.
Réducteur
Un réducteur est une espèce chimique capable de donner un ou plusieurs électrons au cours d'une réaction chimique.
Calcul du nombre d'oxydation
Le nombre d'oxydation (ou état d'oxydation) d'un élément chimique dans un composé indique combien d'électrons un atome peut donner, accepter ou partager. En général, l'atome qui subit une oxydation voit son nombre d'oxydation augmenter, tandis que l'atome qui subit une réduction voit son nombre d'oxydation diminuer. Pour calculer le nombre d'oxydation, il est nécessaire de connaître les règles de détermination basées sur les caractéristiques des éléments (associations, charges, etc.). Par exemple, l'oxygène a généralement un nombre d'oxydation de -2, l'hydrogène est généralement +1.
Les couples oxydant-réducteur
Un couple oxydant-réducteur est formé par deux espèces chimiques pouvant se transformer l'une en l'autre par échange d'électrons, autrement dit, l'oxydant et le réducteur. Dans un couple, l'oxydant est la forme oxydée, et le réducteur est la forme réduite. Ils sont souvent représentés sous la forme : Ox/Red. Les réactions oxydoréductrices mettent en jeu ces échanges d'électrons entre couples oxydants et réducteurs.
Équation de demi-réaction
Une demi-réaction représente soit une réaction d'oxydation soit une réaction de réduction et montre explicitement le transfert d'électrons. Une équation de demi-réaction inclut les électrons échangés pour équilibrer les charges des réactifs et des produits. Par exemple, pour le couple fer (Fe2+/Fe), la demi-réaction de réduction est: Fe2+ + 2e- → Fe. Les électrons apparaissent du côté des réactifs pour une réduction et du côté des produits pour une oxydation.
Constitution d'une pile
Une pile est un dispositif qui convertit l'énergie chimique en énergie électrique par le biais de réactions d'oxydoréduction. Elle est constituée de deux électrodes plongées dans des électrolytes et reliées par un circuit externe permettant le passage des électrons. L'électrode où se produit la réduction est appelée cathode (borne positive), tandis que l'électrode où se produit l'oxydation est appelée anode (borne négative). Le courant électrique est généré par le passage d'électrons du réducteur à l'oxydant via le circuit externe.
Rôle d'un pont salin dans une pile
Le pont salin est un dispositif utilisé dans une pile pour maintenir l'équilibre électrique entre les deux compartiments électrochimiques séparés par les électrodes. Il est généralement composé d'une solution ionique de sels inertes qui permettent aux ions de migrer entre les compartiments, évitant ainsi l'accumulation de charges et la polarisation des électrodes. Cela permet au courant électrique de continuer à circuler.
Formule de la quantité d'électricité
La quantité d'électricité (Q), mesurée en coulombs, circulant dans un circuit est liée à la charge des électrons et au courant électrique. Elle est donnée par la formule : Q = ne- x F, où ne- est la quantité de matière d'e- et F est la constante de Faraday(96 500 C.mol-1). Cette formule est fondamentale pour quantifier le transfert d'électrons dans toute réaction électrochimique se produisant dans une pile ou une batterie.
A retenir :
Les réactions d'oxydoréduction impliquent des transferts d'électrons entre espèces chimiques, et sont essentielles dans de nombreuses applications telles que les piles. L'oxydation et la réduction décrivent respectivement la perte et le gain d'électrons par les substances. Les électrodes joue un rôle crucial dans les dispositifs comme les piles, où la cathode est le site de réduction et l'anode celui d'oxydation. Les ponts salins maintiennent le flux d'ions équilibré, important pour la continuité des réactions. Enfin, le calcul des nombres d'oxydation et les équations de demi-réaction sont des outils essentiels pour comprendre et équilibrer les réactions chimiques.
