reaction redox dosage potentiel
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UYI/FMSB/DPPA – COURS DE CHIMIE ANALYTIQUE
REACTION D’OXYDOREDUCTION
DOSAGE REDOX
POTENTIEL DES SOLUTIONS AQUEUSES
Dr.rer.nat. Patrice DJIELE NGAMENITel: 77 13 54 99Email: [email protected]
1
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PLAN DU COURS1- Définitions2-Equilibrer l’équation d’une réaction d’oxydoréduction3-Dosage Rédox - Principe - Méthodes de dosage - Indicateur de fin de dosage4- Potentiel rédox - Loi de NERNST - Constante d’équilibre d’une réaction rédox - Evolution du potentiel rédox aucours d’un titrage - Influence du pH sur le Potentiel rédox 5-Importance de l’oxydoréduction
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EQUILIBRER UNE REACTIOND’OXYDOREDUCTION
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EQUILIBRER UNE REACTIOND’OXYDOREDUCTION
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EQUILIBRER UNE REACTIOND’OXYDOREDUCTION
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EQUILIBRER UNE REACTIOND’OXYDOREDUCTION
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EQUILIBRER UNE REACTIOND’OXYDOREDUCTION
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EQUILIBRER UNE REACTIOND’OXYDOREDUCTION
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EQUILIBRER UNE REACTIOND’OXYDOREDUCTION
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EQUILIBRER UNE REACTIOND’OXYDOREDUCTION
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DOSAGE REDOX
Le dosage consiste à déterminer la concentration d’une espèce chimique dans une solution
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MODE OPERATOIRE
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Détermination de la concentration
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POINT EQUIVALENT-CONCENTRATION
Le Point Equivalent du titrage étant déterminé expérimentalement par un moyen quelconque, il sera donc possible de déterminer la concentration inconnue à partir des relations précédentes.
Il est bien entendu impératif de connaître l’équation bilan de la réaction de titrage
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EXEMPLE
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EXEMPLE
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Détection du point équivalent
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INDICATEURS COLORES
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INDICATEURS COLORES
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METHODE DE DOSAGE DIRECT
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METHODE DE DOSAGE INDIRECT
A BRed 3; N3, V3
Red 1; N1, V1
Ox 2; N2, V2 (excès)
Ox 3; N3, V3
Ox 1; N1, V1
Red 2; N2, V2 (excès)
N2V2 = N1V1 + N3V3 N2V2 = N1V1 + N3V3
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Potentiel d’oxydoréduction
• Le potentiel d’oxydoréduction est une grandeur thermodynamique associé à un couple oxydoréducteur
• Les potentiels d’oxydoréduction sont utilisés pour la prévision de réaction; leur usage est limité à l’étude de l’oxydoréduction faisant intervenir les espèces en solution
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Loi de Nernst
• Ox + ne- Red
E(Ox/Red) = E°(Ox/Red) + (0,06/n)Log(aOx / aRed ) à 25°C 0,06/n = RT/nF
Ce potentiel correspond à la d.d.p lié à l’interface métal/solution ou l’interface des espèces Ox et Rèd en
solution
Le potentiel d’électrode associé à la démi-équation d’oxyxoréduction ci-dessous obéit à la loi de Nernst
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Loi de Nernst
• Cas où l’une des espèces est solide: Ex: Fe2+/FeLa démi équation électronique s ’écrit:
E = E°(Fe2+/Fe) + 0,03Log [Fe2+]
Le fer étant solide sont activité est égale à 1 L’activité est la concentration effective des ionsQui participent à un équilibre à force ionique donnée
Fe2+ +2e- Fe
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Loi de Nernst
• Cas où l’une des espèces est gazeuse: Ex.Cl2/Cl-
La démi équation électronique s ’écrit:
E = E°(Cl2/Cl-) + 0,03Log PCl2 /[Cl-]2
Pour PCl2 = 1 bar et [Cl-] = 0,1 mol/L
E = E°(Cl2/Cl-) + 0,06
Cl2+2e- 2Cl-
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Loi de Nernst
AUTRES EXEMPLES
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Constante d’équilibre d’une réaction d’oxydoréduction
• A l’équilibre chimique, les potentiels rédox de toutes les démi-réaction d’un système rédox donné sont obligatoirement égaux.
• Les réaction électrochimiques entre l’ensemble de toutes les substances concernées ne cessent de se poursuivre jusqu’à ce que tous leurs potentiel rédox soient devenu égaux.
• Ces faits permettent Si l’on connaît les potentiels de références des couples concernés de calculer la constante d’équilibre d’une réaction d’oxydoréduction
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Constante d’équilibre d’une réaction d’oxydoréduction
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Constante d’équilibre d’une réaction d’oxydoréduction
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Constante d’équilibre d’une réaction d’oxydoréduction
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Constante d’équilibre d’une réaction d’oxydoréduction
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Constante d’équilibre d’une réaction d’oxydoréduction
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Constante d’équilibre d’une réaction d’oxydoréduction
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Constante d’équilibre d’une réaction d’oxydoréduction
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Potentiel Redox E d’une solutionMélange de deux systèmes rédoxLe potentiel de la solution peut être exprimé soit par rapport à l’un des couples, soit par rapport aux deux couples rédox en présence
E = E1°+ (0,06/n1)Log [Ox1] / [Red1] ; E = E2°+ (0,06/n2)Log [Ox2] / [Red2] n1E = n1E1°+ 0,06Log [Ox1] / [Red1] ; n2E = n2E2°+ 0,06Log [Ox2] / [Red2] (n1 + n2 )E = n1E1° n2E2°+ 0,06Log [Ox1] [Ox2] / [Red1] [Red2]
E = (n1E1° n2E2°)/ (n1 + n2 ) + 0,06Log [Ox1] [Ox2] / [Red1] [Red2]
Expression du potentiel E d’une solution tenant compte des 2 couples rédox
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EVOLUTION DU POTENTIEL REDOX AUCOURS D’UN TITRAGE
Ox2
NOx , v
Red1
NRed, VRed
Red1 Ox2 Ox1 Red2
Début x = 0 No 0 ~0 0En cours 0<x<1 No .(1-x) ~0 No . x No . xPoint Equivalent
x = 1 ~0 ~0 No No
Au-déla x>1 ~0 No.(x-1) No No
Red1 + Ox2 Ox1 + Red2
x = taux de réaction = NOx. v / NRed. VRed
Bilan réactionnel aucours du titrage
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Potentiel rédox lors d’un titrage
• Au point Equivalent (x=1); Néqg(Ox2) = Néqg(Rèd1)
Le potentiel de la solution peut être exprimé au moyen de l’un des couples en présence
E = E1°+ (0,06/n)Log [Ox1] / [Red1] = E2°+ (0,06/n)Log [Ox2] / [Red2
• Tant que x < 1, Ox2 est consommé aussitôt versé; le potentiel E est de ce fait calculé uniquement à partir du couple 1
E = E1°+ (0,06/n)Log x/ x-1• Au-déla du P.E (x>1) il ne reste qu’une infimes quantité de rèd1, le
potentiel est calculé au moyen du coupe 2E = E2°+ (0,06/n)Log (x-1)
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Influence du pH sur le potentiel rédox
]Mn[
]MnO[log
5
06,0096,0
8]Mn[
]MnO[log
5
06,0
]Mn[
]OH][MnO[log
5
06,0
240
Mn/MnO
240
Mn/MnO
2
834
V51,1
0
Mn/MnOMn/MnO
24
24
24
24
pHE
pHE
EE
Exemple: couple MnO4- / Mn2+
MnO4- + 8H3O+ + 5e- Mn2+ + 12H2O
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Importance de l’oxydoreduction
Les procésus d’oxydo réduction occupent une place importante dans la nature, dans les processus biologiques, dans les procédés industriels ou dans la vie quotidienne.
Exemple: - La Photosynthèse: la réduction du CO2 en sucre et en
édifices moléculaires plus complexes et l’oxydation de H2O en O2 permet une vie aérobie sur la terre.
- La glycémie est déterminée par la différence de potentiel induite par la réaction d’oxydoréduction du glucose.
- -L’oxydoréduction est également utilisé dans le dosage du calcium, Vitamine C et autres….
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La production d’énergie dans les cellules sous forme d’ATP (adénosine triphosphate) s’explique par des transformations chimiques en chaîne, où interviennent des couples oxydant/réducteur tels que et ( = nicotinamide Adémine Dinucléotide).
Importance de l’oxydoreduction
Dans les musclesÉquation de la réaction d’oxydoréduction se passant dans les muscles : il y a réduction de l’ion pyruvate en ion lactate.
(aq)+ + 2 e- =
NAD NADH
H+
N
R
CONH2
HH
N
CONH2
H
R
NADLactateHNADHPyruvate
2eHNADNADH
lactate2e2HPyruvate
(aq)
(aq)
(aq)
Dans la chaîne respiratoireÉquation d’oxydoréduction intervenant dans la chaîne respiratoire, il y a oxydation
du NADH.
NADOHHNADHO2
12eHNADNADH
OHe2H2O2
1
2(aq)2(g)
(aq)
2(aq)2(g)