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2.17: Réactions redox
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Redox Reactions
 
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2.17: Redox Reactions

2.17: Réactions redox

Oxidation-reduction, or redox, reactions change the oxidation states of atoms via the transfer of electrons from one atom, the reducing agent, to another atom that receives the electron, the oxidizing agent. Here, the atom that donates electrons is oxidized—it loses electrons—and the atom that accepts electrons is reduced—it has a less positive charge because it gains electrons. The movement of energy in redox reactions is dependent on the potential of the atoms to attract bonding electrons—their electronegativity. If the oxidizing agent is more electronegative than the reducing agent, then energy is released. However, if the oxidizing agent is less electronegative than the reducing agent, the input of energy is required.

Reducing Agents Get Oxidized

Is oxidation a loss or gain of electrons? The terminology can be confusing. The acronym OIL RIG is commonly used to remember. It stands for oxidation is loss; reduction is gain. So, if an atom is oxidized, then it loses electrons. As a reducing agent, the oxidized atom transfers electrons to another atom, causing it to be reduced. With OIL RIG in mind, most questions about the members of a redox reaction can be answered.

Electronegativity and Energy

Redox reactions either produce or require energy. If an atom loses an electron to a more electronegative atom, then it is an energetically favorable reaction, and energy is released. This is actually very logical—similar to a strong man winning a tug-of-war with a weaker man—because a more electronegative atom has a greater capacity to pull electrons to itself. A biological example of this type of reaction is cellular respiration, in which energy is released and used to create ATP, a form of energy that cells can easily use.

Other redox reactions require, rather than release, energy. If an electron moves from a more electronegative atom to a less electronegative atom, energy must be used. This is like a weaker man winning the tug-of-war with a stronger man—it requires energy from an outside source. A biological example is photosynthesis, in which electrons are transferred from water to carbon dioxide with the help of energy in the form of light.

Incomplete Transfer of Electrons

A redox reaction can occur not only when an electron is transferred but also when there is a change in the sharing of an electron in a covalent bond! For example, when methane and oxygen react, they yield carbon dioxide and water. In this case, the carbon in methane is oxidized. This is because the electrons in methane are shared equally between carbon and hydrogen, whereas the carbon in carbon dioxide is partially positive since oxygen attracts electrons more than carbon does.

Les réactions d’oxydation-réduction, ou redox, modifient les états d’oxydation des atomes par le transfert d’électrons d’un atome, l’agent réducteur, vers un autre atome qui reçoit l’électron, l’agent oxydant. Ici, l’atome qui donne des électrons est oxydé — il perd des électrons — et l’atome qui accepte les électrons est réduit — il a une charge moins positive parce qu’il gagne des électrons. Le mouvement de l’énergie dans les réactions redox dépend du potentiel des atomes pour attirer les électrons de liaison- leur électronégativité. Si l’agent oxydant est plus électronégatif que l’agent réducteur, alors l’énergie est libérée. Toutefois, si l’agent oxydant est moins électronégatif que l’agent réducteur, l’apport d’énergie est nécessaire.

Réduire les agents s’oxydent

L’oxydation est-elle une perte ou un gain d’électrons ? La terminologie peut être déroutante. L’acronyme OIL RIG est couramment utilisé pour se souvenir. Il signifie oxydation est la perte; réduction est un gain. Donc, si un atome est oxydé, alors il perd des électrons. En tant qu’agent réducteur, l’atome oxydé transfère des électrons vers un autre atome, ce qui le réduit. Avec OIL RIG à l’esprit, la plupart des questions sur les membres d’une réaction redox peut être répondu.

Électronégativité et énergie

Les réactions redox produisent ou nécessitent de l’énergie. Si un atome perd un électron à un atome plus électronégatif, alors c’est une réaction énergétiquement favorable, et l’énergie est libérée. C’est en fait très logique — semblable à un homme fort gagnant un bras de fer avec un homme plus faible — parce qu’un atome plus électronégatif a une plus grande capacité à tirer des électrons vers lui-même. Un exemple biologique de ce type de réaction est la respiration cellulaire, dans laquelle l’énergie est libérée et utilisée pour créer l’ATP, une forme d’énergie que les cellules peuvent facilement utiliser.

D’autres réactions redox nécessitent, plutôt que de libérer, de l’énergie. Si un électron passe d’un atome plus électronégatif à un atome moins électronégatif, il faut utiliser de l’énergie. C’est comme un homme plus faible qui gagne le bras de fer avec un homme plus fort, il faut de l’énergie d’une source extérieure. Un exemple biologique est la photosynthèse, dans laquelle les électrons sont transférés de l’eau au dioxyde de carbone à l’aide de l’énergie sous forme de lumière.

Transfert incomplet d’électrons

Une réaction redox peut se produire non seulement lorsqu’un électron est transféré, mais aussi lorsqu’il y a un changement dans le partage d’un électron dans un lien covalent! Par exemple, lorsque le méthane et l’oxygène réagissent, ils produisent du dioxyde de carbone et de l’eau. Dans ce cas, le carbone dans le méthane est oxydé. C’est parce que les électrons dans le méthane sont partagés à parts égales entre le carbone et l’hydrogène, alors que le carbone dans le dioxyde de carbone est partiellement positif puisque l’oxygène attire les électrons plus que le carbone.

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