Chapitre 8
Oxydoréduction
Diagrammes potentiel-pH
Nous avons étudié en première année les réactions chimiques engageant un
échange de proton H + (équilibres acido-basiques) et les réactions chimiques engageant un échange électronique (équilibres d’oxydoréduction). Il est possible d’établir pour les couples acido-basiques des diagrammes de prédominance (gradués en
pH) témoignant de l’espèce acido-basique majoritaire.
Les formes solubles (réduite ou oxydée) de couples oxydant-réducteur peuvent
être placées de façon analogue sur des diagrammes de prédominance (gradués en
potentiel E). L’étude de systèmes chimiques engagés à la fois dans des couples
acido-basiques et dans des couples oxydant-réducteur est réalisée en utilisant une
représentation à deux dimensions. Il s’agit alors de diagrammes potentiel-pH (diagrammes E−pH) ou diagrammes de POURBAIX.
Nous introduirons prioritairement dans ce chapitre l’usage de raisonnements
et de grandeurs thermodynamiques appliqués aux réactions d’oxydoréduction.
Nous indiquerons en particulier la relation liant l’affinité chimique A d’une réaction d’oxydoréduction engageant les couples oxydant-réducteur Ox 1 /Red 1 et
Ox 2 /Red 2 à la force électromotrice d’une pile engageant les mêmes couples
oxydant-réducteur dans des conditions de concentrations identiques. Le tracé de
diagrammes E−pH sera alors présenté, dans le cas particulier de l’eau et de systèmes chimiques engageant le fer (aux nombres d’oxydation 0, +II et +III). Les
diagrammes concernant le zinc et le cuivre seront aussi développés. Une généralisation sera enfin fournie en considérant le tracé de diagrammes E−pL.
Oxydoréduction
Diagrammes potentiel-pH
Nous avons étudié en première année les réactions chimiques engageant un
échange de proton H + (équilibres acido-basiques) et les réactions chimiques engageant un échange électronique (équilibres d’oxydoréduction). Il est possible d’établir pour les couples acido-basiques des diagrammes de prédominance (gradués en
pH) témoignant de l’espèce acido-basique majoritaire.
Les formes solubles (réduite ou oxydée) de couples oxydant-réducteur peuvent
être placées de façon analogue sur des diagrammes de prédominance (gradués en
potentiel E). L’étude de systèmes chimiques engagés à la fois dans des couples
acido-basiques et dans des couples oxydant-réducteur est réalisée en utilisant une
représentation à deux dimensions. Il s’agit alors de diagrammes potentiel-pH (diagrammes E−pH) ou diagrammes de POURBAIX.
Nous introduirons prioritairement dans ce chapitre l’usage de raisonnements
et de grandeurs thermodynamiques appliqués aux réactions d’oxydoréduction.
Nous indiquerons en particulier la relation liant l’affinité chimique A d’une réaction d’oxydoréduction engageant les couples oxydant-réducteur Ox 1 /Red 1 et
Ox 2 /Red 2 à la force électromotrice d’une pile engageant les mêmes couples
oxydant-réducteur dans des conditions de concentrations identiques. Le tracé de
diagrammes E−pH sera alors présenté, dans le cas particulier de l’eau et de systèmes chimiques engageant le fer (aux nombres d’oxydation 0, +II et +III). Les
diagrammes concernant le zinc et le cuivre seront aussi développés. Une généralisation sera enfin fournie en considérant le tracé de diagrammes E−pL.