2.5.5. Oxydo-réduction

Le couple oxydant-réducteur et notion de potentiel standard

Activité 1. Exemple de réaction d’oxydo-réduction et vocabulaire associé

Une réaction d'oxydo-réduction est une réaction au cours de laquelle un échange d'électrons est mis en évidence entre deux espèces. Ces deux espèces constituent un couple dit "redox". La demi-équation électronique s'écrit ainsi : Ox + n e- = Red. n est le nombre d'électron(s) échangé(s), Ox l'oxydant et Red le réducteur.

Exemples

  • Le zinc s'oxyde : Zn(s) -> Zn2+(aq) + 2 e-,
  • les ions cuivre(II) se réduisent : Cu2+(aq) + 2 e- -> Cu(s),
  • l'oxygène de l'air se réduit : O2(g) + 2 H+(aq) + 2 e- -> 2 H2O(l),
  • le fer d'un coque de bateau s'oxyde : Fe(s) - > Fe3+(aq) + 3 e-.

Attention, ces réactions se produisent rarement isolément. Dans la plupart des situations, elles sont couplées de façon à ce que l'électrons créés par la réaction d'oxydation soient consommés par la réaction de réduction. Ainsi, si on met en présence des ions cuivre(Ii) et du zinc, il se produira la réaction suivante : Zn(s) + Cu2+(aq) -> Zn2+(aq) + Cu(s). L'oxydation du zinc (Zn(s) -> Zn2+(aq) + 2 e-) s'est accompagnée simultanément de la réduction du cuivre (Cu2+(aq) + 2 e- -> Cu(s)) :  les deux électrons de chaque atome de zinc ont été transférés sur chaque ion cuivre(II). Cette vidéo illustre cette réaction.



Test

Application en biologie : la FAD

La Flavine Adénine Dinucléotide est une coenzyme d’oxydoréduction, une biomolécule qui intervient dans les réactions d’oxydoréduction catalysées par des enzymes appelées « oxydoréductases ». La molécule a pour structure : 

Et elle existe sous deux formes :

1. Identifier, parmi les deux structures ci-dessus, la forme oxydée et la forme réduite.

Activité 2. Sens d'évolution d'une réaction

Dans l'activité précédente, il a été dit que si on met en présence des ions cuivre(Ii) et du zinc, il se produira la réaction suivante : Zn(s) + Cu2+(aq) -> Zn2+(aq) + Cu(s).  Par contre, si on met en présence des ions zinc(II) avec du cuivre, la réaction "inverse", elle, ne se produira pas : Zn2+(aq) + Cu(s) -> XXX. 

C'est un nouveau concept appelé potentiel standard redox, noté E° et dont l'unité est en volt qui permet de prévoir le sens d'évolution des réactions redox. Ainsi ne pourra se faire que des réactions pour lesquelles le E° de l'oxydant est plus grand que le E° du réducteur. Cette loi présente néanmoins des exceptions : certaines réactions sont théoriquement possibles sur la base de ce principe mais sont tellement lentes qu'elle ne seront pas observables. Il a été vu dans les chapitres précédents que des concepts thermodynamiques comme l'enthalpie standard ou la constante d'équilibre permettent de prévoir les proportions d'un état d'équilibre. Il en est de même pour le E°.

Cette page wikipédia recense un certain nombre de valeurs de potentiels standards. 

2. En la consultant, vérifier que le E°(Cu2+/Cu) est bien supérieur au E°(Zn2+/Zn).

3. Prévoir et écrire les réactions redox possibles entre :

  • le sodium et l'eau,
  • l'acide chlorhydrique sur le zinc,
  • l'ion thiosulfate (couple S2O32-/S4O62-) sur le diiode (couple I2/I-),
  • l'ions MnO4- sur l'ions fer(II),

Activité 3. Réaction d’oxydo-réduction entre les couples O2/H2O  et NAD+/NADH,H+

En cours.

Activité 4. Transformation du glucose en dioxyde de carbone lors de la respiration aérobie

En cours.

Activité 5. La chaîne respiratoire : un regroupement de transporteurs d’électrons

En cours.




Last modified: Monday, 25 June 2018, 5:19 PM