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Comment une batterie fournit-elle de l'électricité pour faire fonctionner des appareils portables? Pourquoi un avocat coupé devient-il marron, ou le métal rouille-t-il sous l'eau? Ces processus sont régis par des types spécifiques de produits de réactions chimiques impliquant un transfert d'électrons d'un atome à un autre.
L'atome perdant des électrons est oxydé, tandis que l'atome gagnant des électrons est réduit. Ces réactions sont appelées réactions d'oxydoréduction ou réactions redox et se caractérisent par des changements d'état d'oxydation pour un ou plusieurs réactifs. L'interaction entre le magnésium et l'acide chlorhydrique concentré est un exemple de réaction redox.
Ici, le magnésium est oxydé en ions magnésium 2, et les protons sont réduits en hydrogène gazeux. Des équations chimiques simples peuvent être facilement équilibrées. Cependant, comme la plupart des équations redox sont complexes, le nombre d'électrons perdus et gagnés doit être justifié.
En équilibrant les équations d'oxydoréduction, il est indispensable d'observer la loi de conservation de masse. La quantité de chaque élément et tout gain ou perte d'électrons doit être équilibré des deux côtés de la réaction;ainsi, si un réactif est réduit, un autre doit être oxydé. La méthode des demi-réactions est utilisée pour équilibrer les équations redox avec succès.
Considérez la réaction du permanganate avec l'oxalate. Pour les solutions aqueuses acides, attribuez les états d'oxydation et divisez la réaction en ses demi-réactions de composant. Ensuite, équilibrez chaque demi-réaction en omettant l'hydrogène et l'oxygène.
Ici, le manganèse est déjà équilibré, mais l'oxalate a besoin d'un coefficient de deux;deuxièmement, équilibrez les atomes d'oxygène avec l'ajout de molécules d'eau;et troisièmement, équilibrez les atomes d'hydrogène en ajoutant des protons si nécessaire. Équilibrez les charges en ajoutant des électrons. Puisque le manganèse est réduit, cinq électrons sont ajoutés sur le côté réactif.
Inversement, l'oxalate est oxydé;ainsi, deux électrons sont ajoutés sur le côté produit. Multipliez les demi-réactions par un entier donc le nombre d'électrons ajoutés est égal. Enfin, ajoutez et simplifiez les demi-réactions équilibrées en annulant les espèces des deux côtés pour obtenir une réaction redox équilibrée.
Pour les solutions aqueuses basiques, la procédure est similaire mais comprend une étape supplémentaire. Ici, un nombre égal d'ions hydroxyles est ajouté aux deux côtés de la réaction pour neutraliser les protons avant d'additionner les demi-réactions équilibrées.
L'électrochimie est la science impliquée dans l'interconversion des réactions électriques et chimiques. De telles réactions sont appelées réactions d'…
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