I/ COUPLES OXYDANT/REDUCTEUR AUTRES QUE ION METALLIQUE/METAL :
I-1/ EXEMPLES DE COUPLES OXYDANT/REDUCTEUR EN SOLUTION AQUEUSE :
I-1-1/ LE COUPLE ION FERRIQUE/ION FERREUX (Fe3+/Fe2+) :
I-1-1-1/ EXPERIENCE :
Versons quelques mL d’une solution de chlorure de fer III (Fe3+ ; 3Cl -) de couleur jaune rouille sur de la poudre de cuivre (rouge).
I-1-1-2/ OBSERVATION :
On constante quelque temps après une coloration bleue vert de la solution.
I-1-1-3/ INTERPRETATION :
Il y a réaction entre les ions fer III Fe3+ et le cuivre métal pour donner les ions Cu2+ et Fe2+.
I-1-1-4/ CONCLUSION :
Les ions fer III Fe3+ ont été réduits en ions Fe2+ par le cuivre métal. On peut donc dire que Fe3+ et Fe2+ constitue un couple oxydant/réducteur noté :
I-1-1-5/ DEMI-EQUATION ELECTRONIQUE DU COUPLE (Fe3+/Fe2+) :
I-1-2/ LE COUPLE ION PERMANGANATE/ION MANGANESE (MnO4-/Mn2+):
I-1-2-1/ EXPERIENCE :
Versons quelques mL d’une solution acidifiée de permanganate de potassium (K+ ; MnO4-) de couleur violette dans un tube à essai contenant une solution de sulfate de fer II (Fe2+ ; SO4 2-) de couleur verte.
I-1-2-2/ OBSERVATION :
On constante une décoloration instantanée de la couleur violette de la solution de permanganate de potassium. Lorsqu’on poursuit l’addition de la solution de permanganate de potassium la couleur de la solution verte vire au jaune rouille.
I-1-2-3/ INTERPRETATION :
Il y a réaction entre les ions fer II Fe2+ et les ions permanganate MnO4-.
I-1-2-4/ CONCLUSION :
Les ions MnO4- (responsables de la couleur violette) ont été réduits en ions Mn2+ (quasi incolore) par les ions Fe2+. On peut donc dire que MnO4- et Mn2+ constitue un couple oxydant/réducteur noté :
I-1-2-5/ DEMI-EQUATION ELECTRONIQUE DU COUPLE (MnO4-/Mn2+) :
I-1-3/ LE COUPLE ION DICHROMATE/ION CHROME III (Cr2O7 2-/Cr3+):
I-1-3-1/ EXPERIENCE :
Versons quelques mL d’une solution acidifiée de dichromate de potassium (2K+ ; Cr2O7 2-) de couleur jaune orangée dans un tube à essai contenant une solution incolore d’éthanol.
I-1-3-2/ OBSERVATION :
On constante une décoloration instantanée de la couleur jaune orangée de la solution de dichromate de potassium. Lorsqu’on poursuit l’addition de la solution de dichromate de potassium la solution incolore devient verte.
I-1-3-3/ INTERPRETATION :
Il y a réaction entre l’éthanol et les ions permanganate Cr2O7²-.
I-1-3-4/ CONCLUSION :
Les ions Cr2O72- (responsables de la couleur jaune orangée) ont été réduits en ions Cr3+ (responsable de la couleur verte) par l’éthanol. On peut donc dire que Cr2O7 2- et Cr3+ constitue un couple oxydant/réducteur noté :
I-1-3-5/ DEMI-EQUATION ELECTRONIQUE DU COUPLE (Cr2O7 2-/Cr 3+) :
I-1-4/ AUTRES COUPLES OXYDANT/REDUCTEUR EN SOLUTION AQUEUSE :
I-1-4-1/ LE COUPLE DIIODE/ION IODURE (I2/I-) :
I-1-4-2/ LE COUPLE ION PEROXODISULFATE/ION SULFATE (S2O82-/SO42-) :
I-1-4-3/ LE COUPLE ION TETRATHIONATE/ION THIOSULFATE (S4O62-/S2O32-):
I-1-4-4/ LE COUPLE DIOXYGENE/EAU OXYGENE (O2/H2O2) :
I-1-4-5/ LE COUPLE EAU OXYGENE/EAU (H2O2/H2O) :
REMARQUE:
L’eau oxygénée est une espèce qui peut se comporte tant tôt comme un oxydant tant tôt comme un réducteur
I-1-4-6/ LE COUPLE DIOXYDE DE CARBONE/ACIDE OXALIQUE (CO2/H2C2O4) :
II/ GENERALISATION DE L’OXYDOREDUCTION EN SOLUTION AQUEUSE :
II-1/ POTENTIEL NORMAL D’OXYDOREDUCTION EN SOLUTION AQUEUSE :
II-1-1/ DEFINITION :
Le potentiel normal d’un couple oxydant/réducteur dont les deux espèces sont en solution est le potentiel, par rapport à l’E.N.H. d’une électrode de platine plongeant dans la solution qui contient l’oxydant et le réducteur à la même concentration.
II-1-2/ PRINCIPE DE LA MESURE DU POTENTIEL NORMAL D’UN COUPLE EN SOLUTION AQUEUSE:EXEMPLE DU COUPLE Fe3+/Fe2+
La demi-pile Pt/ Fe3+ ; Fe2+ est réalisée en plongeant une lame de platine dans une solution acidifiée de sulfate de fer II (Fe2+ ; SO4 2-) à 0,1 mol.L-1 et de sulfate de fer III (2Fe3+ ; 3SO4 2-) à 0,05 mol.L-1 pour avoir les mêmes concentrations.
La mesure de la f.é.m. de cette pile donne: E = 0,77 V soit E° (Fe3+/Fe2+) = 0,77 V
II-1-3/ NOTATION CONVENTIONNELLE DE LA PILE :
Pt/H3O+/H2 // Fe3+/Fe2+/Pt
II-2/ REACTION D’OXYDOREDUCTION EN SOLUTION AQUEUSE :
II-2-1/ REACTION ENTRE LES Fe3+/Fe2+ ET MnO4-/Mn2+:
II-2-2/ REACTION D’OXYDOREDUCTION ENTRE LES ALCOOLS ET LES OXYDANTS TELS QUE (MnO4- OU CR2O7 2-): OXYDATION MENAGEE
III-3-2-1/ DEFINITION :
On appelle oxydation ménagée, une oxydation au cours de laquelle la chaine carbonée n’est pas détruite.
Le résultat de l’oxydation ménagée dépend de la classe de l’alcool.
► Oxydation ménagée d’un alcool primaire (éthanol) par le permanganate de potassium en milieu aqueux acide :
Première cas : si l’oxydant MnO4- est en défaut on obtient un aldéhyde (éthanal).
L’équation bilan de la réaction est:
Deuxième cas : si l’oxydant est en excès on obtient un acide carboxylique (acide éthanoïque).
L’équation bilan de la réaction est:
►Oxydation d’un alcool secondaire (propan-2-ol) par le dichromate de potassium en milieu acide:
Dans le cas d’un alcool secondaire le produit obtenu est une cétone que l’oxydant soit en défaut ou en excès.
REMARQUE: Les alcools tertiaires ne s’oxydent pas.
III/ DOSAGE D’OXYDOREDUCTION :
III-1/ DEFINITION :
Doser (ou titrer) une espèce chimique (molécule ou ion) en solution, c’est déterminer sa concentration molaire dans la solution considérée.
Pour qu’une réaction d’oxydoréduction puisse être utilisée dans un dosage, il faut que:
► La réaction soit totale ;
► La réaction soit rapide ;
► L’équivalence redox soit facile à observer (brusque changement de couleur du milieu réactionnel).
III-2/ APPLICATION : DOSAGE DE L’ION FERREUX (Fe2+) PAR L’ION PERMANGANATE (MnO4-) EN MILIEU ACIDE :
III-2-1/ MODE OPERATOIRE :
► On prélève à la pipette un volume V = 20 mL d’une solution de sel de Mohr (FeSO4(NH4)2SO4, 6H2O) à doser que l’on place dans le bécher.
► On ajoute 2 mL d’acide sulfurique concentré dans le bécher et on agite la solution pour homogénéiser.
► On verse progressivement et doucement la solution oxydante de permanganate de potassium (solution titrante de concentration C0 = 0,02 mol.L-1 initialement placée dans une burette graduée de 25 mL jusqu’à l’apparition d’une coloration violette persistante correspondant à un volume équivalent V0 = 19,4 mL.
III-2-2/ RESULTAT DU DOSAGE :
L’équation du dosage :
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