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L'oxydation et la réduction
L'oxydation et la réduction
True or false? Many elements can have different oxidation numbers in different compounds.
Parfois, tu veux savoir si deux substances vont réagir les unes avec les autres ou non. Et parfois, tu veux savoir si une substance peut attraper des électrons ou de donner des électrons. C'est utile si tu veux construire une batterie. Pour les éléments qui forment habituellement des ions, c'est assez simple: Les métaux veulent perdre des électrons, les non-métaux veulent gagner des électrons. Pourquoi est-ce comme ça?
Regardons les électrons externes des atomes. Voici deux éléments. Appelons-les X et Y. X est un métal. Il a peu d'électrons dans sa couche externe.
Y est un non-métal. Il a beaucoup d'électrons dans sa couche externe, mais il en a besoin d'encore plus pour avoir une couche externe complète. Lorsque X et Y réagissent, le métal X abandonne ses deux électrons. Comme chaque atome Y a seulement besoin d'un électron, ils doivent avoir deux de ces atomes. Ils forment un composé, XY2.
La quantité de charge qu'un élément a perdue ou gagnée lors de la formation d'un nouveau composé est appelée état d'oxydation de cet élément. X a perdu 2 électrons. Cela signifie qu'il a une charge positive de 2. Donc, son état d'oxydation est plus 2. Y a gagné 1 électron.
Donc, il a une charge négative de 1. Son état d'oxydation est moins 1. Lorsque l'état d'oxydation de l'élément X a augmenté, on dit qu'il a été oxydé. Le mot vient du fait que la plupart des éléments qui réagissent avec l'oxygène gazeux augmentent leur état d'oxydation. Mais le même mot est utilisé dans les réactions avec d'autres éléments que l'oxygène.
L'état d'oxydation de Y a diminué. Il a été réduit. Une réaction chimique où les états d'oxydation changent s'appelle une réaction redox. Dans toute réaction redox, le changement total de l'état d'oxydation doit être inchangé. Pour chaque étape d'oxydation, une réduction doit être effectuée.
Parfois, quand vous mélangez deux substances qui veulent toutes deux se débarrasser d'électrons, ou en gagner, rien ne se passe. Mais comment sait-on quelles substances peuvent être oxydées et lesquelles peuvent être réduites? Tu peux regarder quel est le degré d'oxydation - ou le nombre d'oxydation - d'un élément. Quand une molécule ne contient qu'un seul élément, par exemple N-deux ou O-trois, et qu'elle n'est pas dans un composé avec un autre élément, ses atomes ont toujours un état d'oxydation nul. Si les atomes ont formé des ions, les ions ont toujours le numéro d'oxydation de leur charge. Ça signifie que lorsqu'un élément, tel que l'azote, devient un ion avec une charge de moins trois ... ...
chaque atome d'azote a gagné trois électrons ... L'état d'oxydation de chaque atome est passé de zéro à moins trois ... donc l'azote a été réduit. Voici un autre exemple. Un ion de cuivre peut avoir une charge de +1.
De là, il peut avoir deux chemins: il peut soit s'oxyder en une étape, pour former du cuivre "deux plus". Soit il peut être réduit d'une étape, à un atome de cuivre avec l'état d'oxydation zéro. Si l'ion "un-plus" de cuivre réagit avec quelque chose qui veut prendre des électrons, il sera oxydé. S'il réagit avec quelque chose qui veut lui donner des électrons, il sera réduit. Quel était le but de tout ça maintenant?
Eh bien, certaines réactions sont plus susceptibles de se produire lorsqu'une substance facilement oxydable et une substance facilement réduite se réunissent. Et c'est aussi utile si tu veux savoir si une substance veut gagner des électrons ou si elle veut perdre des électrons. C'est pourquoi on doit connaître l'état d'oxydation d'un élément. Il nous dit combien d'électrons il a gagné ou perdu en réagissant avec d'autres éléments.