Écrire l'équation associée à une réaction d'oxydoréduction

Il existe 2 types de demi-équation d’oxydoréduction : les oxydations et les réductions.

Le nombre d’électrons permet d'équilibrer les charges entre les deux côtés de l'équation.

On écrit toujours l’oxydant en premier, séparé du réducteur par une barre.

L'ion hydrogène H⁺ est l'oxydant et le dihydrogène gazeux H₂(g) est le réducteur.

Il faut suivre les étapes suivantes pour écrire la demi-équation associée à ce couple.

1. Écrire la demi-équation (réduction ou oxydation selon ce qui est demandé, ici on écrit la réduction) sans équilibrer.
                       H⁺(aq) + e^–  H₂(g)
2. Équilibrer ensuite les atomes d’hydrogène.
                       2H⁺(aq) + e^–  H₂(g)
3. Équilibrer les charges grâce aux électrons, en neutralisant les 2 charges positives de H⁺.
                       2H⁺(aq) + 2e^–  H₂(g)

Le couple MnO / Mn²⁺

L'ion permanganate MnO est l'oxydant et l'ion manganèse Mn²⁺ est le réducteur.

Il faut suivre les étapes suivantes pour écrire la demi-équation associée à ce couple.

1. Écrire la demi-équation (réduction ou oxydation selon ce qui est demandé, ici on écrit la réduction) sans équilibrer.
                       MnO(aq) + e^–  Mn²⁺(aq)
2. Pour équilibrer les atomes d’oxygène, ajouter autant de molécules d'eau H₂O que nécessaire du côté où l'élément oxygène est déficitaire.
                       MnO(aq) + e^–  Mn²⁺(aq) + 4H₂O(l)
3. Si on ajoute des molécules d'eau, il vient en plus l'élément hydrogène.
   Il faut alors équilibrer avec autant d’ions hydrogène H⁺ que nécessaire du côté où il est absent.
                       MnO(aq) + 8H⁺(aq) + e^–  Mn²⁺(aq) + 4H₂O(l)
4. La demi-équation doit enfin être équilibrée électriquement.
   Il y a ici :
   
   • 7 charges positives « à gauche » sans compter les électrons ;
   • et 2 charges positives « à droite ».
   Il faut donc 5 électrons (7 – 2  5) « à gauche ».
   On obtient alors la demi-équation recherchée.
                       MnO(aq) + 8H⁺(aq) + 5e^–  Mn²⁺(aq) + 4H₂O(l)

Lors d’une réaction chimique, il y a conservation :

• de la matière, c'est-à-dire qu’il y a conservation de la nature et du nombre des atomes mis en jeu ;
• des charges.

Pour respecter ces conservations, on utilise des coefficients stœchiométriques devant les éléments qui permettent d’ajuster le nombre des atomes et des charges.

Une réaction chimique est symbolisée par son équation chimique, laquelle dresse le bilan de la réaction.

Après réaction, on retrouve les mêmes atomes qui étaient présents avant la réaction mais qui ont été « agencés » différemment pour former d’autres molécules.

Un oxydant réagit forcément avec un réducteur et inversement.
Deux oxydants ne peuvent pas réagir entre eux, de même que deux réducteurs ne peuvent pas réagir entre eux.

On considère la réaction entre le métal aluminium Al(s) avec les ions cuivre Cu²⁺(aq) : ce sont les 2 réactifs de cette réaction.
Il faut suivre les étapes suivantes pour écrire l’équation associée à une réaction d’oxydoréduction.

1. Écrire les 2 couples mis en jeu.
   Cu²⁺(aq) / Cu(s) et Al³⁺(aq) / Al(s)
2. Écrire les demi-équations d’oxydoréduction des 2 couples.
   On débute par l’élément du couple qui réagit en tant que réactif
   (ici Cu²⁺ et Al sont les réactifs).
   • demi-équation du couple 1 : Cu²⁺(aq) + 2e^–  Cu(s)
   • demi-équation du couple 2 : Al(s)  Al³⁺(aq) + 3e^–
3. Obtenir le même nombre d’électrons dans chaque demi-équation.
   Faire en sorte d’obtenir le même nombre d’électrons dans chaque demi-équation, afin que les électrons s’éliminent de l’équation finale quand on les additionne.
   On multiplie ici la première équation par 3 et la seconde par 2.
   • demi-équation du couple 1 : 3Cu²⁺(aq) + 6e^–  3Cu(s)
   • demi-équation du couple 2 : 2Al(s)  2Al³⁺(aq) + 6e^–
4. Additionner les deux équations.
   Lorsqu’il y a le même nombre d’électrons dans les 2 équations, on additionne les deux équations : on fait la somme de tout ce qui se trouve à gauche du signe « = » puis on fait la somme de tout ce qui se trouve à droite du signe « = » dans les 2 équations.
                       3Cu²⁺(aq) + 6e^– + 2Al(s)  3Cu(s) + 2Al³⁺(aq) + 6e^–
5. Simplifier l’équation obtenue.
   On simplifie l’équation obtenue en éliminant ce que l’on retrouve de part et d’autre de cette équation.
   La réaction d’oxydoréduction est donc :
                       3Cu²⁺(aq) + 2Al(s)  3Cu(s) + 2Al³⁺(aq)