Oxydoréduction

L'oxydoréduction est un type de réaction chimique où des électrons sont transférés entre deux espèces. Une espèce qui perd des électrons est oxydée, on l'appelle le réducteur. Une espèce qui gagne des électrons est réduite, on l'appelle l'oxydant. Ces deux processus sont simultanés : il n'y a pas d'oxydation sans réduction. Par exemple, lorsqu'on plonge une lame de zinc dans une solution de sulfate de cuivre, le zinc métallique Zn cède deux électrons pour devenir Zn²⁺ (oxydation), tandis que les ions cuivre Cu²⁺ captent ces électrons pour devenir du cuivre métallique Cu (réduction).

Le nombre d'oxydation (n.o.) est une charge fictive attribuée à chaque atome dans une molécule ou un ion, en supposant que toutes les liaisons sont ioniques. Il permet d'identifier qui est oxydé et qui est réduit. Règles principales : dans un corps simple, n.o. = 0 ; dans un ion monoatomique, n.o. = charge de l'ion ; l'oxygène a généralement n.o. = -II (sauf peroxydes) ; l'hydrogène a n.o. = +I (sauf hydrures). La somme des n.o. dans une molécule neutre est nulle, dans un ion polyatomique elle égale la charge de l'ion.

Pour équilibrer une demi-équation électronique en milieu acide, on suit quatre étapes : 1) Équilibrer l'élément autre que O et H. 2) Équilibrer les atomes d'oxygène en ajoutant des molécules d'eau H₂O. 3) Équilibrer les atomes d'hydrogène en ajoutant des ions H⁺. 4) Équilibrer les charges électriques en ajoutant des électrons e⁻. Exemple : pour le couple MnO₄⁻/Mn²⁺, on obtient MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ → Mn²⁺ + 4 H₂O.

Les réactions d'oxydoréduction sont au cœur du fonctionnement des piles électrochimiques. Dans une pile Daniell, une lame de zinc (anode) s'oxyde en libérant des électrons, tandis que des ions cuivre (cathode) se réduisent en captant ces électrons. Le courant électrique circule dans le circuit extérieur de l'anode vers la cathode. La corrosion des métaux, comme la rouille du fer, est aussi une oxydation lente par le dioxygène de l'air en présence d'eau. Protéger un métal de la corrosion peut se faire par peinture, galvanisation ou protection cathodique.