Les réactions d'oxydoréduction sont des réactions au cours desquelles se produit un transfert d'électrons entre un réducteur, qui les cède, et un oxydant, qui les capte. Leur présence se retrouve dans de très nombreux domaines, de la biologie à la métallurgie.

Quel caractère, oxydant ou réducteur, possède les espèces chimiques autour de nous ?

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Doc. 1
Dioxygène

Présent dans l'air à hauteur de 21 %, le dioxygène \text{O}_2 est une molécule essentielle au développement de la plupart des organismes. Son caractère oxydant est indispensable au processus biologique de la respiration, mais il intervient également dans les réactions de combustion en tant que comburant.

Ce sont principalement les algues vertes et les cyanobactéries en milieu aquatique qui fournissent l'essentiel du dioxygène \text{O}_2\text{(g)} de l'atmosphère en oxydant l'eau \text{H}_2\text{O(l)} lors de la photosynthèse.

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Doc. 2
Dichlore

Photographie : soldats Première Guerre mondiale, tranchée, masques à gaz.

Utilisé au début de la Première Guerre mondiale comme arme chimique, le dichlore \text{Cl}_2\text{(g)} est un gaz toxique jaune‑vert qui a été produit à grande échelle lors du conflit.

Sa toxicité provient de son puissant caractère oxydant.

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Doc. 3
Acide ascorbique

Modèle 3D molécule vitamine C (acide ascorbique). Représentation sphères colorées : atomes carbone, oxygène, hydrogène.

L'acide ascorbique, plus connu sous le nom de vitamine C, est une molécule possédant des propriétés antioxydantes que l'on retrouve dans les fruits et les légumes frais.

Sa forte réactivité à l'égard des espèces oxydantes le conduit à former l'acide déshydroascorbique \text{C}_6\text{H}_6\text{O}_6, lequel peut être réduit à son tour grâce à l'action d'enzymes dans l'organisme.

Dans l'industrie agroalimentaire, il est employé comme conservateur dans de nombreux produits comme le vin et la bière.

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Doc. 4
Dihydrogène

Photographie d'une pile à combustible H2 transparente en laboratoire. On voit son fonctionnement interne et des câbles électriques connectés.

Le dihydrogène \text{H}_2\text{(aq)} est un gaz dans les conditions normales de température et de pression. Il s'agit de la plus petite molécule possible, si peu massique que la pesanteur terrestre n'est pas suffisamment intense pour pouvoir la retenir.

Chimiquement, le dihydrogène est un réducteur appartenant au couple \text{H}^+\text{(aq)/H}_2\text{(g)} lorsqu'il est en solution. Son oxydation est mise à profit dans les piles à combustible pour produire un courant électrique.

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Doc. 5
Eau de javel

En 1820, en étudiant les propriétés désinfectantes des dérivés chlorés, le chimiste et pharmacien français Antoine Germain Labarraque met au point la première solution d'hypochlorite de sodium (\text{Na}^+\text{(aq)} ; \text{ClO}^-\text{(aq))} à caractère médical. Son utilisation prend de l'ampleur au cours du \text{XIX}^\text{e} siècle, notamment comme désinfectant, ou dans le cadre du traitement de l'eau potable.

Les propriétés désinfectantes de l'eau de Javel sont dues à l'ion hypochlorite \text{ClO}^-\text{(aq)}, puissant oxydant qui se réduit en ion chlorure \text{Cl}^-\text{(aq)} en présence d'un réducteur.

Produits ménagers (éponges, chiffons, vaporisateurs) dans un panier bleu, sur fond printanier. Nettoyage printanier.

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Doc. 6
Métaux

Photographie monochrome : gros plan sur des canettes métalliques, détail des fermetures. Texture et métal apparents.

Les métaux sont des réducteurs qui s'oxydent souvent en formant des cations monoatomiques. En réagissant avec le dioxygène de l'air, ceux‑ci peuvent former des oxydes (comme la rouille dans le cas du fer \text{Fe(s)}).

Certains métaux forment rapidement une fine couche d'oxyde protectrice, imperméable, qui leur permet de bloquer la progression de l'oxydation. Dans le cas de l'aluminium \text{Al(s)}, l'oxyde le plus commun est l'oxyde d'aluminium \text{Al}_2\text{O}_3\text{(s)}.

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Questions

Compétence(s)

APP : Extraire l'information utile
APP : Maîtriser le vocabulaire du cours
RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents
COM : Rédiger un compte‑rendu scientifiquement rigoureux

1. Après avoir rappelé les définitions des termes « oxydant » et « réducteur », lister dans un tableau tous les oxydants et réducteurs cités dans les doc. 1 à 6 (⇧)
.

Oxydant	Réducteur

2. Le dichlore \text{Cl}_2\text{(aq)} dissous en solution aqueuse se réduit en ions chlorure \text{Cl}^-\text{(aq)}. Écrire la demi‑équation d'oxydoréduction correspondante.

3. L'ion hypochlorite \text{ClO}^-\text{(aq)}, présent dans l'eau de Javel, se réduit également en ion chlorure \text{Cl}^-\text{(aq)} en milieu basique. Établir la demi‑équation associée à ce couple en milieu basique en l'équilibrant à l'aide de l'eau \text{H}_2\text{O(l)} et des ions hydroxyde \text{HO}^-\text{(aq)}.

La pile à combustible évoquée dans le

doc. 4 (⇧)

est un convertisseur d'énergie qui s'appuie sur une réaction d'oxydoréduction entre le dihydrogène \text{H}_2\text{(aq)} et le dioxygène \text{O}_2\text{(aq)} lors de sa décharge.

4. Établir les deux demi‑équations d'oxydoréduction en identifiant dans les

doc. 1 (⇧)

4 (⇧)

les espèces à considérer. Écrire l'équation globale de la réaction.

5. Dans le cas de l'oxydation des métaux évoquée dans le

doc. 6 (⇧)

, l'aluminium métallique \text{Al(s)} se transforme en alumine \text{Al}_2\text{O}_3\text{(s)}. En déduire la demi‑équation d'oxydoréduction correspondante en milieu acide.

6. Écrire la réaction d'oxydoréduction responsable de l'oxydation de l'aluminium exposé à l'air.

7. Le dioxygène joue également un rôle dans l'oxydation des alcools présents dans les boissons alcoolisées. À l'aide d'une équation de réaction d'oxydoréduction, mettre en évidence l'intérêt de rajouter de l'acide ascorbique dans le cadre de la conservation de ces boissons.

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Synthèse de l'activité

Lister quelques applications des réactions d'oxydoréduction en indiquant le rôle des espèces chimiques impliquées.

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Physique-Chimie Terminale Spécialité

Réducteurs et oxydants

Doc. 1Dioxygène

Doc. 2Dichlore

Doc. 3Acide ascorbique

Doc. 4Dihydrogène

Doc. 5Eau de javel

Doc. 6Métaux

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Doc. 1
Dioxygène

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Dichlore

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Acide ascorbique

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Dihydrogène

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