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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 623 — #631
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DIAGRAMME E-PH DU CUIVRE
Par ailleurs les potentiels standard sont donnés à la même température par E ◦
Cu 2+ /Cu + =
0,16 V et E ◦
Cu + /Cu
= 0,52 V. La première étape consiste à dresser 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 possède un nombre
d’oxydation élevé. Plus le pH augmente, plus les espèces rencontrées sont stables en milieu basique. 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 de soude (sans variation de volume).
Lorsque l’oxyde Cu 2 O(s) apparaît, le produit de solubilité est vérifié :
10
−30 = (10
−2 )
2
K e
h
2
qui implique : pH = 1, 0.
Ainsi, au dessus de pH = 1, 0 l’oxyde Cu 2 O(s) est a priori présent. Au dessous de ce pH la
forme très largement majoritaire du cuivre de nombre d’oxydation égal à +I reste a priori
l’ion Cu
+ .
Nous justifierons plus loin la prudence de ces affirmations.
Nous pouvons ensuite réaliser le même calcul pour l’hydroxyde de cuivre(+II) Cu(OH) 2 (s)
et déterminer la gamme de pH pour laquelle le solide existe effectivement. Considérons une
solution contenant des ions Cu
2+ à la concentration de tracé ; le pH est élevé par ajout de
soude (sans variation de volume). Lorsque l’hydroxyde Cu(OH) 2 (s) apparaît, le produit de
solubilité est vérifié :
10
−20 = (10
−2 )
K e
h
2
qui implique : pH = 5, 0.
Ainsi, au dessus de pH = 5, 0 l’hydroxyde Cu(OH) 2 (s) est présent. Au dessous de ce pH
la forme très largement majoritaire du cuivre de nombre d’oxydation égal à +II correspond
à l’ion Cu
2+ . Le domaine d’existence de Cu(OH) 2 (s) est rencontré pour pH supérieur à
5, 0. Nous pouvons alors dresser le diagramme de situation relatif aux espèces Cu(s), Cu
+ ,
Cu 2 O(s), Cu
2+ et Cu(OH) 2 (s) sous la forme présentée à la figure 10.8.
pH
n.o.
+II
+I
Cu 2+
Cu(OH) 2 (s)
Cu +
Cu 2 O(s)
Cu(s)
0
1
5
FIGURE 10.8 – Diagramme de situation (cas du cuivre)
623
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DIAGRAMME E-PH DU CUIVRE
Par ailleurs les potentiels standard sont donnés à la même température par E ◦
Cu 2+ /Cu + =
0,16 V et E ◦
Cu + /Cu
= 0,52 V. La première étape consiste à dresser 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 possède un nombre
d’oxydation élevé. Plus le pH augmente, plus les espèces rencontrées sont stables en milieu basique. 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 de soude (sans variation de volume).
Lorsque l’oxyde Cu 2 O(s) apparaît, le produit de solubilité est vérifié :
10
−30 = (10
−2 )
2
K e
h
2
qui implique : pH = 1, 0.
Ainsi, au dessus de pH = 1, 0 l’oxyde Cu 2 O(s) est a priori présent. Au dessous de ce pH la
forme très largement majoritaire du cuivre de nombre d’oxydation égal à +I reste a priori
l’ion Cu
+ .
Nous justifierons plus loin la prudence de ces affirmations.
Nous pouvons ensuite réaliser le même calcul pour l’hydroxyde de cuivre(+II) Cu(OH) 2 (s)
et déterminer la gamme de pH pour laquelle le solide existe effectivement. Considérons une
solution contenant des ions Cu
2+ à la concentration de tracé ; le pH est élevé par ajout de
soude (sans variation de volume). Lorsque l’hydroxyde Cu(OH) 2 (s) apparaît, le produit de
solubilité est vérifié :
10
−20 = (10
−2 )
K e
h
2
qui implique : pH = 5, 0.
Ainsi, au dessus de pH = 5, 0 l’hydroxyde Cu(OH) 2 (s) est présent. Au dessous de ce pH
la forme très largement majoritaire du cuivre de nombre d’oxydation égal à +II correspond
à l’ion Cu
2+ . Le domaine d’existence de Cu(OH) 2 (s) est rencontré pour pH supérieur à
5, 0. Nous pouvons alors dresser le diagramme de situation relatif aux espèces Cu(s), Cu
+ ,
Cu 2 O(s), Cu
2+ et Cu(OH) 2 (s) sous la forme présentée à la figure 10.8.
pH
n.o.
+II
+I
Cu 2+
Cu(OH) 2 (s)
Cu +
Cu 2 O(s)
Cu(s)
0
1
5
FIGURE 10.8 – Diagramme de situation (cas du cuivre)
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