260
CHAP. 8 – OXYDORÉDUCTION – DIAGRAMMES POTENTIEL-PH
zinc est donc exalté lorsque le pH augmente. Cela est dû à la stabilisation du nombre
d’oxydation +II par formation d’un précipité.
4.4 Mise en œuvre industrielle
Ce point est traité dans le chapitre 9. (voir paragraphe 4.5).
5 Diagramme E–pH du cuivre
Les solutions aqueuses contiennent les ions Cu + et Cu 2+ et sont éventuellement en
présence des solides Cu(s), Cu 2 O(s) et Cu(OH) 2 (s). Notons ici que l’hydroxyde de
cuivre (+I) Cu(OH)(s) est instable, le cuivre de nombre d’oxydation égal à +I est
envisagé sous forme Cu + soluble ou sous forme d’oxyde solide Cu 2 O(s).
5.1 Conventions, diagramme de situation
a) Données
La convention de tracé choisie pour le tracé du diagramme est c tra = 10 −2 mol·L −1 .
Le pK s du précipité Cu(OH) 2 (s) vaut 20,0 à 25 °C. Soit K
s (K
s = 10 −30 ) le produit
de solubilité du solide Cu 2 O(s). La constante d’équilibre K
s est la constante standard
d’équilibre associée à 298 K à la réaction :
Cu 2 O(s) + H 2 O
=
2 Cu
+
+
2 HO
−
.
Les potentiels standard sont donnés à la même température par E ◦
Cu
2+ /Cu
+ = 0,17 V et
E ◦
Cu
+ /Cu
= 0,52 V. Pour les équilibres engageant deux espèces dissoutes nous accepterons pour convention de frontière l’égalité des concentrations en espèces dissoutes.
Traçons le diagramme de situation figurant le positionnement relatif des domaines
de stabilité des différentes espèces. Ce diagramme est gradué horizontalement en pH
et verticalement en potentiel. Rappelons que pour une valeur de pH fixée, plus le
potentiel E augmente, plus le cuivre doit posséder un nombre d’oxydation élevé.
b) Précipitation de l’oxyde Cu 2 O et de l’hydroxyde Cu(OH) 2
Déterminons, pour le nombre d’oxydation égal à +I la gamme de pH dans laquelle
existe a priori l’oxyde Cu 2 O(s). Considérons une solution contenant des ions Cu +
à la concentration de tracé ; le pH est élevé par ajout d’une solution de soude (sans
variation de volume). Lorsque l’oxyde Cu 2 O(s) apparaît, la loi de GULDBERG et
WAAGE s’applique :
10
−30
=
10
−2
2
K e
h
2
qui implique :
pH = 1, 0.
CHAP. 8 – OXYDORÉDUCTION – DIAGRAMMES POTENTIEL-PH
zinc est donc exalté lorsque le pH augmente. Cela est dû à la stabilisation du nombre
d’oxydation +II par formation d’un précipité.
4.4 Mise en œuvre industrielle
Ce point est traité dans le chapitre 9. (voir paragraphe 4.5).
5 Diagramme E–pH du cuivre
Les solutions aqueuses contiennent les ions Cu + et Cu 2+ et sont éventuellement en
présence des solides Cu(s), Cu 2 O(s) et Cu(OH) 2 (s). Notons ici que l’hydroxyde de
cuivre (+I) Cu(OH)(s) est instable, le cuivre de nombre d’oxydation égal à +I est
envisagé sous forme Cu + soluble ou sous forme d’oxyde solide Cu 2 O(s).
5.1 Conventions, diagramme de situation
a) Données
La convention de tracé choisie pour le tracé du diagramme est c tra = 10 −2 mol·L −1 .
Le pK s du précipité Cu(OH) 2 (s) vaut 20,0 à 25 °C. Soit K
s (K
s = 10 −30 ) le produit
de solubilité du solide Cu 2 O(s). La constante d’équilibre K
s est la constante standard
d’équilibre associée à 298 K à la réaction :
Cu 2 O(s) + H 2 O
=
2 Cu
+
+
2 HO
−
.
Les potentiels standard sont donnés à la même température par E ◦
Cu
2+ /Cu
+ = 0,17 V et
E ◦
Cu
+ /Cu
= 0,52 V. Pour les équilibres engageant deux espèces dissoutes nous accepterons pour convention de frontière l’égalité des concentrations en espèces dissoutes.
Traçons le diagramme de situation figurant le positionnement relatif des domaines
de stabilité des différentes espèces. Ce diagramme est gradué horizontalement en pH
et verticalement en potentiel. Rappelons que pour une valeur de pH fixée, plus le
potentiel E augmente, plus le cuivre doit posséder un nombre d’oxydation élevé.
b) Précipitation de l’oxyde Cu 2 O et de l’hydroxyde Cu(OH) 2
Déterminons, pour le nombre d’oxydation égal à +I la gamme de pH dans laquelle
existe a priori l’oxyde Cu 2 O(s). Considérons une solution contenant des ions Cu +
à la concentration de tracé ; le pH est élevé par ajout d’une solution de soude (sans
variation de volume). Lorsque l’oxyde Cu 2 O(s) apparaît, la loi de GULDBERG et
WAAGE s’applique :
10
−30
=
10
−2
2
K e
h
2
qui implique :
pH = 1, 0.