Réactions d'oxydoréduction

Toute réaction d'oxydoréduction est un transfert d'électrons d'un réducteur vers un oxydant.

1 L'idée

Dans une réaction d'oxydoréduction, des électrons sont transférés d'une espèce chimique à une autre. L'espèce qui perd des électrons s'oxyde : c'est le réducteur. L'espèce qui gagne des électrons se réduit : c'est l'oxydant.

Chaque oxydant est associé à un réducteur conjugué : ensemble ils forment un couple oxydant/réducteur, noté $\text{Ox}/\text{Red}$. Exemples : $\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}$, $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$, $\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}$.

2 Demi-équations électroniques

Réduction

$\text{Ox} + n\,e^- \longrightarrow \text{Red}$

Oxydation

$\text{Red} \longrightarrow \text{Ox} + n\,e^-$

3 Des demi-équations à l'équation bilan

Couple Cu²⁺/Cu — réduction

$\text{Cu}^{2+}$ capte 2 électrons : $\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}$

Couple Zn²⁺/Zn — oxydation

$\text{Zn}$ cède 2 électrons : $\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^-$

Équation bilan (même n = 2 des deux côtés)

Les deux demi-équations échangent le même nombre d'électrons ($n = 2$) : on les additionne directement membre à membre.

Bilan : $\text{Zn} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{Cu}$

Méthode — Établir l'équation bilan d'une réaction redox

Identifier les deux couples $\text{Ox}/\text{Red}$ mis en jeu.
Écrire la demi-équation de réduction : $\text{Ox}_1 + n_1\,e^- \rightarrow \text{Red}_1$.
Écrire la demi-équation d'oxydation : $\text{Red}_2 \rightarrow \text{Ox}_2 + n_2\,e^-$.
Si $n_1 \neq n_2$, multiplier chaque demi-équation par le coefficient voulu pour égaliser les électrons échangés.
Additionner membre à membre : les électrons s'annulent dans l'équation bilan.
En milieu aqueux acide : utiliser $\text{H}^+$ et $\text{H}_2\text{O}$ pour équilibrer les atomes H et O dans la demi-équation.

Erreurs fréquentes

Inverser les rôles : l'oxydant gagne des $e^-$ (il se réduit) ; le réducteur en perd (il s'oxyde).
Oublier de multiplier une demi-équation lorsque les nombres d'électrons échangés diffèrent.
Laisser apparaître des électrons dans l'équation bilan finale : ils doivent impérativement s'annuler.
Ne pas vérifier la conservation des charges de part et d'autre de $\rightarrow$ avant de conclure.