Principes fondamentaux de l'oxydoréduction et des acides

Définition du nombre d'oxydation (NO)

Le NO d'un élément représente la valeur algébrique de la charge qu'un atome de cet élément porterait si toutes les liaisons polarisées auxquelles il participe étaient de nature ionique.

Règles de détermination du NO

• Le NO d'un élément d'un corps simple est égal à 0.
• Dans un composé :
  • Le NO des éléments du groupe Ia est égal à +1.
  • Le NO des éléments du groupe IIa est égal à +2.
  • Le NO des éléments du groupe IIIa est égal à +3.
• Le NO de l'oxygène (O) est toujours égal à -2, sauf dans les peroxydes (H₂O₂, Na₂O₂) où il est égal à -1.
• Le NO de l'hydrogène (H) est toujours égal à +1, sauf dans les hydrures métalliques (NaH, KH) où il est égal à -1.
• Dans une molécule, la somme des NO de tous les atomes donne 0.
• Dans un ion polyatomique, la somme des NO des atomes constitutifs est égale à la valeur algébrique de la charge de l'ion.

Notions d'oxydoréduction

• Oxydant : espèce susceptible de capter un ou plusieurs électrons.
• Réducteur : espèce susceptible de céder un ou plusieurs électrons.
• Couple redox : formé d'un oxydant et d'un réducteur susceptibles d'échanger des électrons.
• Corrosion : le métal est attaqué en surface (oxydé) ; avec le temps, cette réaction pénètre dans le métal, causant de graves problèmes mécaniques et physiques.
• Réaction d'oxydation : réaction chimique impliquant un transfert d'électrons.
• Oxydation : augmentation du NO (ex: le Zinc subit l'oxydation, il perd 2e⁻).
• Réduction : diminution du NO (ex: le Cuivre subit la réduction, il gagne 2e⁻).
• Ion spectateur : ion dont le nombre d'oxydation ne change pas (ex: SO₄²⁻, NO₃⁻, Cl⁻).

Piles et électrochimie

• Pile (cellule électrochimique) : dispositif permettant la conversion de l'énergie chimique produite par une réaction redox spontanée en énergie électrique. Le transfert d'électrons du réducteur vers l'oxydant est observé sous forme de courant électrique.
• Cathode (+) : électrode où se passe la réduction.
• Anode (-) : électrode où se passe l'oxydation.

Acides et bases

• Acide (Brønsted) : espèce ayant la capacité de libérer un proton H⁺ (ou ion hydronium H₃O⁺) au contact de l'eau.
• Acidité : mesurée par la concentration molaire en ions H₃O⁺ exprimée en mol/L.
• Produit ionique de l'eau (Ke) : produit des concentrations en ions H₃O⁺ et OH⁻ dans l'eau pure, vaut 10⁻¹⁴ à 25°C.
• Base : composé ayant la capacité de libérer un ion hydroxyde OH⁻ en présence d'eau.
• pH : opposé du logarithme décimal de la concentration molaire en ions H₃O⁺.

Note sur l'équilibrage

Il faut ajouter les électrons du côté où le nombre d'oxydation est le plus élevé. En cas de nombres négatifs, le plus proche de zéro est considéré comme le plus élevé (ex: -2 est supérieur à -3).