Réactions d'oxydation et de réduction 217
13.5
La standardisation des demi-réactions redox
To ute réaction redox implique le transfert d'électrons d'une molécule
à une autre. Ce mouvement d'électrons peut être canalisé de manière
à produire un courant électrique [dont l'intensité se mesure en ampères (A)], de sorte qu'une paire de demi-réactions redox se comporte
exactement comme une pile électrique. Et, de fait, toutes les piles électriques et autres batteries d'accumulateurs classiques fonctionnent grâce
à des réactions redox. La différence de potentiel qui existe entre les pôles
d'une pile électrique se mesure en volts (V) à l'aide d'un voltmètre, tout
comme celle qui existe entre deux paires de demi-réactions redox.
To utes les demi-réactions redox sont écrites dans le même sens, en
l'occurrence le sens de la réduction, en vue de permettre d'établir des
comparaisons entre ces demi-réactions. Ainsi, il est possible de prévoir le sens du flux électronique pour n'importe quelle demi-réaction
par comparaison avec une demi-réaction standard. La demi-réaction
standard à laquelle on se réfère est :
2 H• + 2 e- � H2
Cette demi-réaction, où intervient le couple hydrogène/proton, peut
être montée sous forme d'une électrode. L'électrode standard à hydrogène consiste en une solution d'un acide fort à la concentration de
1 mol dm- 3 dans laquelle de l'hydrogène gazeux est amené à barboter
sous la pression atmosphérique standard. Quant aux concentrations
des formes oxydées et réduites du couple redox à comparer, elles sont
standardisées à 1 mol dm- 3 pour des solutés et à la pression atmosphérique standard pour des gaz. La connexion électrique est établie grâce
à un conducteur inerte comme un fil de platine. L'électrode à hydrogène
est donc symbolisée, en abrégé, par PtlH2(g) jH•. Les lignes verticales
représentent les jonctions entre les phases. Les demi-réactions redox
auront lieu dans une même phase et, sur les représentations abrégées
de celles-ci, on sépare habituellement les formes réduites et oxydées par
une virgule. On a donné, par convention, la valeur de 0,00 V au potentiel
de réduction de l'électrode à hydrogène. Mais, en biologie, une concentration d'ions H• lM, c'est-à-dire un pH de zéro, n'a pas de sens, de sorte
que ce potentiel est normalement reconverti à un pH de 7,0. À pH 7,0,
le potentiel de l'électrode à hydrogène devient égal à -0,42 V. Cette
valeur est une valeur standard et est appelée un potentiel standard
de réduction, lequel est symbolisé par E0'.
D'autres électrodes, appartenant à des demi-cellules où se déroulent
l'une ou l'autre demi-réaction, peuvent être comparées avec cette électrode standard en réalisant un circuit électrique mis en action par les
deux demi-réactions. Le potentiel standard débité par la pile peut être
mesuré grâce à un voltmètre et on en déduit le potentiel de réduction de
la demi-réaction testée. Les valeurs des potentiels standard de réduction
de certaines demi-réactions importantes en biologie sont données dans
le tableau 13.1.
Une pile électrique dont la
différence de potentiel se
mesure en volts à l'aide d'un
voltmètre.
Électrode de platine
Hydrogène
gazeux
tt• 1M
Représentation schématique
d'une électrode à hydrogène.
�--- -1 V
Deux demi-réactions redox
peuvent constituer une pile
électrique dont la différence
de potentiel est mesurée en
volts à l'aide d'un voltmètre.
13.5
La standardisation des demi-réactions redox
To ute réaction redox implique le transfert d'électrons d'une molécule
à une autre. Ce mouvement d'électrons peut être canalisé de manière
à produire un courant électrique [dont l'intensité se mesure en ampères (A)], de sorte qu'une paire de demi-réactions redox se comporte
exactement comme une pile électrique. Et, de fait, toutes les piles électriques et autres batteries d'accumulateurs classiques fonctionnent grâce
à des réactions redox. La différence de potentiel qui existe entre les pôles
d'une pile électrique se mesure en volts (V) à l'aide d'un voltmètre, tout
comme celle qui existe entre deux paires de demi-réactions redox.
To utes les demi-réactions redox sont écrites dans le même sens, en
l'occurrence le sens de la réduction, en vue de permettre d'établir des
comparaisons entre ces demi-réactions. Ainsi, il est possible de prévoir le sens du flux électronique pour n'importe quelle demi-réaction
par comparaison avec une demi-réaction standard. La demi-réaction
standard à laquelle on se réfère est :
2 H• + 2 e- � H2
Cette demi-réaction, où intervient le couple hydrogène/proton, peut
être montée sous forme d'une électrode. L'électrode standard à hydrogène consiste en une solution d'un acide fort à la concentration de
1 mol dm- 3 dans laquelle de l'hydrogène gazeux est amené à barboter
sous la pression atmosphérique standard. Quant aux concentrations
des formes oxydées et réduites du couple redox à comparer, elles sont
standardisées à 1 mol dm- 3 pour des solutés et à la pression atmosphérique standard pour des gaz. La connexion électrique est établie grâce
à un conducteur inerte comme un fil de platine. L'électrode à hydrogène
est donc symbolisée, en abrégé, par PtlH2(g) jH•. Les lignes verticales
représentent les jonctions entre les phases. Les demi-réactions redox
auront lieu dans une même phase et, sur les représentations abrégées
de celles-ci, on sépare habituellement les formes réduites et oxydées par
une virgule. On a donné, par convention, la valeur de 0,00 V au potentiel
de réduction de l'électrode à hydrogène. Mais, en biologie, une concentration d'ions H• lM, c'est-à-dire un pH de zéro, n'a pas de sens, de sorte
que ce potentiel est normalement reconverti à un pH de 7,0. À pH 7,0,
le potentiel de l'électrode à hydrogène devient égal à -0,42 V. Cette
valeur est une valeur standard et est appelée un potentiel standard
de réduction, lequel est symbolisé par E0'.
D'autres électrodes, appartenant à des demi-cellules où se déroulent
l'une ou l'autre demi-réaction, peuvent être comparées avec cette électrode standard en réalisant un circuit électrique mis en action par les
deux demi-réactions. Le potentiel standard débité par la pile peut être
mesuré grâce à un voltmètre et on en déduit le potentiel de réduction de
la demi-réaction testée. Les valeurs des potentiels standard de réduction
de certaines demi-réactions importantes en biologie sont données dans
le tableau 13.1.
Une pile électrique dont la
différence de potentiel se
mesure en volts à l'aide d'un
voltmètre.
Électrode de platine
Hydrogène
gazeux
tt• 1M
Représentation schématique
d'une électrode à hydrogène.
�--- -1 V
Deux demi-réactions redox
peuvent constituer une pile
électrique dont la différence
de potentiel est mesurée en
volts à l'aide d'un voltmètre.