Electrochimie - Prévision de réaction
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   Electrochimie

La série électrochimique permet de prévoir ce qui va se passer en cas de contact  entre deux substances. 

Pour bien le comprendre, nous allons considérer quelques exemples.

Cuivre dans une solution de ions argent

Si on met une feuille de cuivre dans une solution de AgNO3, nous avons un contact entre des Ag+ et du Cu. Comme Ag+ est un plus fort oxydant que le cuivre, nous aurons les réactions:
2 Ag+ + 2 e -        2 Ag 
 E° =  0,80 force électromotrice = ΔE = 0,46 V
Cu                           Cu2+ + 2e-  E° =  - 0,34
Pratiquement, nous aurons donc un dépôt d'argent et la solution transparente au départ va devenir bleue à cause des ions cuivre II. On a ΔE > 0 ce qui signifie que cette réaction est spontanée.

La force électromotrice est souvent appelée différence de potentiel ΔE. Elle correspond à la somme des potentiels de réactions, ce qui est équivalent à la différence des potentiels des réactions de réduction indiquées dans la série électrochimique:

2 Ag+ + 2 e -        2 Ag 
 E° =  0,80 différence de potentiel ΔE = 0,80 - 0,34 = 0,46 V
Cu2+ + 2e-            Cu E° =  0,34

Cuivre dans une solution de ions zinc

Si on met une feuille de cuivre dans une solution de ZnSO4, nous avons un contact entre des Zn++ et du Cu. Comme Zn++ est un moins fort oxydant que le cuivre, nous n'aurons pas de réactions, on peut cependant le vérifier en supposant qu'il y ait réaction:
Cu                        Cu2+ + 2e- 
 E° =  - 0,34 ΔE = - 1,10 V
Zn2+ + 2e-          Zn        E° =  - 0,76
Le potentiel négatif signifie que cette réaction n'est pas spontanée.

Une chenaux en cuivre est reliée à un tuyau d'écoulement en fer

Pour les toitures, le cuivre est souvent utilisé malgré son prix car quand il s'oxyde, la couche d'oxyde formée est très solide et étanche (voir le chapitre sur la corrosion). Si le cuivre est en contact avec le fer, il faut considérer les couples redox:
Cu2+ + 2e-        Cu  E° =   0,34
Fe2+ + 2e-        Fe   E° =  - 0,44
Le fer s'oxyde plus facilement, s'il y a contact électrique entre ces deux métaux, le cuivre ne va pas s'oxyder et former de couche protectrice et le fer va s'oxyder à la place du cuivre,e n plus de sa propre corrosion. En conséquence, il faut impérativement éviter tout contact entre ces deux métaux (pour les toitures, si ces deux métaux sont utilisés, on utilise des vis en plastique isolant)

Exercices                                                             

Exercice 1: a) H2 peut-il réduire les ions Ni++ en Ni métallique? b) Le chrome métallique peut-il réduire les ions Pb++?   c) L'oxygène peut-il oxyder l'or?   d) Les ions Fe+++ peuvent-ils oxyder le mercure métallique en mercure(I)?    

Exercice 2: Classer les métaux ci-dessous dans l'ordre croissant de leur caractère réducteur:
a) Cu, Zn, Cr, Fe       b) Li, Na, K, Mg          c) Ni, Sn, Au, Ag   

Exercice 3:  Placer les produits suivants selon l'ordre croissant de leur pouvoir oxydant: MnO4-, Cl2, Cr2O72-, Mg++, Fe2+, Fe3+.   

Exercice 4: Quelle reaction a lieu, si réaction il y a, quand on effectue chacune des opérations suivantes:
a) On ajoute des cristaux de I2 à une solution de NaCl.
b) On fait barboter du Cl2 dans une solution de NaI.
c) On place un fil d'argent dans une solution de CuCl2   


Exercice 5: Que se passe-t-il et pourquoi dans les situations suivantes:
a) Un clou en zinc dans une solution de MgCl2
b) Un clou en zinc dans une solution de FeSO4
c) Une bague en argent dans une solution de FeSO4    

Exercice 6: Les paires d'ions suivantes  peuvent-elles coexister dans une solution aqueuse?
a)  Cu+ et Fe3+         b)  Co3+ et Fe2+    c) Fe3+ et I–          d) Al3+ et Co2+