Réactions redox

L’oxydoréduction, abréviation de réduction-oxydation, est un type de réaction chimique classé par le transfert net d’électrons. Dans cette réaction, une molécule perd des électrons, appelée oxydation, et l’autre molécule gagne des électrons, appelée réduction.

Pour vous aider à faire la différence entre les deux, rappelez-vous l'expression « OIL-RIG », qui signifie « l'oxydation est perdante, la réduction est gagnante ». La molécule oxydée est appelée agent réducteur car elle réduit l’autre réactif. De même, la molécule qui est réduite est appelée agent oxydant car elle oxyde l’autre molécule.

Maintenant que nous avons réglé la terminologie, examinons un exemple de réaction d'oxydoréduction, la formation de l'oxyde de magnésium minéral. Au cours de la réaction, chaque atome de magnésium perd deux électrons. Ainsi, le magnésium est oxydé. Chaque atome d’oxygène gagne deux électrons ; Ainsi, l’oxygène est réduit.

Cependant, toutes les réactions ne sont pas des réactions redox. Par exemple, la réaction de l’oxyde de calcium avec le dioxyde de carbone pour former du carbonate de calcium n’est pas une réaction d’oxydoréduction. Alors, comment pouvons-nous identifier une réaction redox ?

Pour ce faire, nous suivons le nombre d’oxydation de chaque élément au fur et à mesure qu’il passe du réactif au produit. Le nombre d’oxydation est la charge hypothétique qu’un atome aurait si ses liaisons à différents éléments étaient ioniques, ce qui signifie que les électrons sont attribués à l’atome le plus électronégatif. La somme des nombres d’oxydation d’une molécule est égale à sa charge globale.

Revenons à l'oxyde de magnésium. Il s’agit d’un composé neutre, de sorte que la somme des nombres d’oxydation du magnésium et de l’oxygène est égale à zéro. Le magnésium peut donner deux électrons, son nombre d’oxydation est donc de plus deux. L’oxygène peut accepter deux électrons, son nombre d’oxydation est donc inférieur à deux.

Qu’en est-il de la réaction ? Les composés élémentaires neutres purs ont un nombre d’oxydation de zéro. Ainsi, le magnésium et l’oxygène commencent tous deux avec des nombres d’oxydation de zéro. Les nombres d'oxydation du magnésium et de l'oxygène ont changé au cours de la réaction, il s'agit donc d'une réaction d'oxydoréduction.

Regardons maintenant la réaction du carbonate de calcium que nous avons vue plus tôt. Les deux réactifs sont neutres, de sorte que la somme des nombres d’oxydation pour les deux composés est nulle. Comme nous l’avons vu avec l’oxyde de magnésium, le calcium a un nombre d’oxydation de plus deux et d’oxygène moins deux. Ensuite, le carbone dans la molécule de dioxyde de carbone a un nombre d’oxydation de plus quatre et chaque oxygène moins deux.

Qu’en est-il du produit ? Le calcium est plus deux et le carbone plus quatre, tout comme dans les réactifs. Chaque oxygène est égal à moins deux, soit un total de moins six, avec un nombre d’oxydation nette de zéro. Étant donné qu’aucun des nombres d’oxydation n’a changé, il ne s’agit pas d’une réaction d’oxydoréduction.

Présentons maintenant les quatre types de réactions redox. La première est une réaction de déplacement unique, où un atome en déplace un autre. Vous le verrez dans une réaction de thermite, où un métal est réduit et l'autre métal est oxydé.

Le type suivant est une réaction de combustion, qui se produit entre un combustible et un oxydant pour former des produits oxydés et de la chaleur. Vous le voyez en laboratoire lors de la combustion du méthane avec de l’oxygène lors de l’utilisation d’un bec Bunsen.

La troisième est une réaction de synthèse, où deux réactifs se combinent pour former un seul produit, comme dans la synthèse de l’ammoniac, où l’azote est combiné à l’hydrogène pour former de l’ammoniac.

Enfin, le quatrième type est une réaction de décomposition, où un réactif absorbe suffisamment d’énergie pour rompre ses liaisons et former des composés plus petits. C’est ce qui se passe avec les feux d’artifice, où le chlorate de potassium se décompose en chlorure de potassium et en oxygène après chauffage.

Dans cet atelier, vous allez effectuer et identifier différents types de réactions d'oxydoréduction qui transforment le cuivre solide en oxyde de cuivre, puis de nouveau en cuivre solide.