Oxydant et réducteur : « Voir TP sur l’oxydoréduction »

Antiseptiques et désinfectants, réactions d’oxydoréduction

Oxydant et réducteur : « Voir TP sur l’oxydoréduction »

Dans la première expérience du TP, on a observé la disparition de la couleur bleue de la solution due aux ions cuivre II et la formation d’un dépôt de métal cuivre.
Par conséquent, un ion cuivre gagne deux électrons pour former un atome de métal cuivre :
Cu2+ + 2 e- = Cu
Le test à la soude a mis en évidence la formation d’ions fer II. Un atome de métal fer perd deux électrons pour former un ion fer II :
Fe = Fe2+ + 2 e-

Définitions 

Les ions cuivre subissent une réduction (gain d’électrons), se sont des oxydants. Un oxydant est une espèce capable de capter des électrons. Un métal fer a subi une oxydation (perte d’électrons) ; C’est un réducteur. Un réducteur est une espèce capable de céder des électrons.

Couple oxydant/réducteur (couple redox) 

Dans la première expérience du TP :
• on a montré que les ions cuivre sont réduits : Cu2+ + 2 e- = Cu.
• aussi, on a montré que le métal cuivre est oxydé : Cu = Cu2+ + 2 e-.
L’ion cuivre Cu2+ et le métal cuivre Cu forment un couple oxydant-réducteur ou « couple redox », noté :On associe à un couple (Ox/Red) une demi-équation électronique :
Ox + n e- = Red
Cu2+ + 2 e- = Cu
Oxydant Réducteur

 Réaction d’oxydoréduction 

Dans les réactions d’oxydoréduction, il y a un transfert d’électrons entre les deux réactifs de départ : un oxydant Cu2+(aq) et un réducteur Fe(s). Cette réaction d’oxydoréduction met en jeu deux couples redox.
On écrira : Oxydation Fe(s) = Fe2+(aq) + 2e-
Réduction Cu2+(aq) + 2e- = Cu(s)
________________________________________
Fe(s) + Cu2+(aq)
Fe2+(aq) + Cu(s)

Au cours de cette transformation le réducteur Fe(s) est oxydé et l’oxydant Cu2+(aq) est réduit.
Ox1 + Red2 = Red1 + Ox2
Exemple de calcul :
Les alcootests individuels que l’on peut trouver en pharmacie sont constitués d’un sachet gonflable de 1 L et d’un tube de verre contenant des cristaux jaunes de dichromate de potassium (2K+ , ), en milieu acide. Au contact de l’alcool, des cristaux se colorent en vert. Si la coloration verte dépasse le trait témoin, le seuil toléré des 0,5g.L-1 est dépassé.

1) Ecrire la demi-équation électronique pour le couple /Cr3+.
2) Ecrire la demi-équation électronique pour le couple CH3COOH/CH3CH2OH.
3) En déduire le bilan de la réaction expliquant le changement de couleur (les ions chrome III Cr3+ sont verts). Quelle est l’espèce oxydée ? Quelle est l’espèce réduite ?

Solution de l’exemple 

1) Dans le couple /Cr3+, est l’oxydant et Cr3+ est le réducteur. La démarche à suivre est :
+ ……. = 2 Cr3+ + …..
+ ……. = 2 Cr3+ + 7 H2O
+ 14 H+ + …. = 2 Cr3+ + 7 H2O
+ 14 H+ + 6 e- = 2 Cr3+ + 7 H2O
2) Dans le couple CH3COOH/CH3CH2OH, l’acide acétique CH3COOH est l’oxydant et l’éthanol CH3CH2OH est le réducteur.
CH3COOH + 4 H+ + 4 e- = CH3CH2OH + H2O.
CH3CH2OH + H2O = CH3COOH + 4 H+ + 4 e-. (Car l’alcool est un réactif).
3) L’alcool est le réducteur, il est oxydé et cède 4 électrons. C’est l’ion dichromate qui est l’oxydant, il est réduit lorsqu’il capte 6 électrons. L’équation bilan de la réaction s’écrit avec 12 électrons échangés.
2 + 3 CH3CH2OH + 16 H+ = 4 Cr3+ + 11 H2O + 3 CH3COOH

Préparation d’une solution 

Concentration massique d’une solution « cm » 

La concentration massique d’une espèce chimique est la masse de cette espèce chimique dissoute dans un litre de solution, elle est donnée par :

Concentration molaire d’une solution « c » 
La concentration molaire d’une espèce chimique est la quantité de cette espèce chimique dissoute dans un litre de solution, elle est donnée par :Ces deux grandeurs sont liées par la masse molaire « M » du constituant dissous, exprimée en g.mol-1, et donnée par : , on peut écrire : d’où : cm = c x M.

Dilution 

Diluer une solution, c’est augmenter le volume du solvant de la solution sans changer la quantité de matière du soluté.
La solution que l’on veut diluer est appelée solution mère. Son volume sera noté Vm, sa concentration sera notée cm. La ou les solutions obtenues à partir de la solution mère seront appelées solutions filles. Leur volume sera notée Vf et sa concentration sera notée cf.

 Méthode de dilution 

Pour fabriquer une solution diluée à partir d’une solution plus concentrée il faudra prélever un volume connu de la solution mère à l’aide d’une pipette puis diluer dans une fiole.
Par précaution la fiole doit être rincée au préalable avec de l’eau distillée. On ne doit pas prélever directement dans la solution mère car on risque de la souiller si la pipette n’est pas parfaitement propre : on introduit donc la solution mère dans un bécher à partir duquel on fera les prélèvements.
On peut alors ajuster le niveau de liquide au trait de jauge.