Oxydo-réduction, corrosion des matériaux, piles
I - Transfert d’électrons lors d’une transformation chimique ; réactions d’oxydo-réduction.
Une réaction d'oxydoréduction se définit comme le transfert d'un ou plusieurs électrons entre différentes espèces chimiques. Ces réactions constituent une grande famille de réactions chimiques qui englobent beaucoup de réactions d'apparence très différentes : corrosion des métaux, piles...
Un oxydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons. Il se fait réduire, il subit une réduction.
Un réducteur est une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs électrons. Il se fait oxyder, il subit une oxydation.
Un couple oxydant/réducteur est constitué d'un oxydant et d'un réducteur liés par une demi-équation électronique. Ces dernières peuvent s'écrire dans le sens de la réduction (de l'oxydant vers le réducteur), ou dans le sens de l'oxydation (du réducteur vers l'oxydant).
⇨ méthode : écrire une demi-équation électronique connaissant le couple d'oxydo-réduction.
⇨ méthode : écrire l’équation d’une réaction d’oxydoréduction à partir de deux demi-équations.
II - Corrosion des matériaux.
La corrosion est un processus qui provoque la détérioration des matériaux en raison de leur interaction avec l'environnement. Dans le cas d'un métal, la corrosion se traduit chimiquement par une réaction d'oxydation.
Aciers inoxydables, métaux nobles.
Les métaux nobles ne s'oxydent pas dans l'air humide : or, platine, palladium, etc.
Les alliages comme les aciers inoxydables résistent bien à la corrosion dans l'air.
Protection contre la corrosion.
Protection par couche protectrice : peintures, revêtements métalliques...
Passivation : le métal se recouvre d'une couche d'oxyde solide qui le protège de la corossion.
Protection cathodique par anode sacrificielle : le métal à protéger est connecté électriquement à un métal qui va se corroder à sa place (souvent du zinc ou du magnésium.
III - Piles.
Une pile est constituée de deux compartiments contenant chacun un couple oxydant/réducteur, reliés entre eeux par un électrolyte (ou une membrane, ou un pont salin) bloquant le passage des électrons et dans lequel circulent des ions.
Les électrons circulent dans les fils extérieurs (pas dans l'électrolyte) quand le courant circule.
Exemple : la pile Daniell (pile zinc-cuivre) : Une lame de zinc plonge dans une solution contenant des ions zinc II. Une lame de cuivre plonge dans une solution contenant des ions cuivre II.
Fig. 1 – générateur électrochimique constitué de deux demi-piles.
Lorsque le circuit électrique est fermé, la pile débite un courant allant de la plaque de cuivre vers la plaque de zinc. Le zinc \(Zn\) perd des électrons pour former des ions \(Zn^{2+}\). Le cuivre \(Cu\) gagne des électrons pour former des ions \(Cu^{2+}\).
| 1/2 équation électronique : | \(Zn \rightarrow Zn^{2+}+2 \text{ }e^{-}\) | |
| 1/2 équation électronique : | \(Cu^{2+}+2 \text{ }e^{-} \rightarrow Cu\) | |
| équation-bilan : | \(Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu\) |
