Mécanique 1 · Tutoriel

Le nombre d'oxydation

La mécanique à maîtriser avant de passer aux exercices.

Une réaction d'oxydo-réduction est un transfert d'électrons : une espèce en cède, une autre en capte. Pour repérer qui perd et qui gagne des électrons, on utilise le nombre d'oxydation (n.o.).

À retenirce qu'est le nombre d'oxydation

Le nombre d'oxydation d'un atome est la charge fictive qu'il porterait si chaque doublet de liaison était attribué entièrement à l'atome le plus électronégatif. On le note en chiffres romains (+I+\mathrm{I}, −II-\mathrm{II}, +VI+\mathrm{VI}…). C'est un nombre formel : il ne coïncide avec la charge réelle que pour un ion monoatomique.

À retenirles règles d'attribution, à appliquer dans l'ordre
  1. Corps simple (OX2\ce{O2}, HX2\ce{H2}, Fe\ce{Fe}, ClX2\ce{Cl2}, S\ce{S}…) : n.o.=0\mathrm{n.o.}=0.
  2. Ion monoatomique : n.o.=\mathrm{n.o.}= sa charge (CaX2+ ⁣→+II\ce{Ca^{2+}}\!\to +\mathrm{II}, ClX− ⁣→−I\ce{Cl^-}\!\to -\mathrm{I}).
  3. Hydrogène =+I=+\mathrm{I}, sauf dans les hydrures métalliques (NaH\ce{NaH}, CaHX2\ce{CaH2}) où il vaut −I-\mathrm{I}.
  4. Oxygène =−II=-\mathrm{II}, sauf dans les peroxydes (HX2OX2\ce{H2O2}, NaX2OX2\ce{Na2O2}) où il vaut −I-\mathrm{I}.
  5. Halogènes (groupe 17) =−I=-\mathrm{I} (sauf combinés à O ou entre eux) ; alcalins (gr. 1) =+I=+\mathrm{I} ; alcalino-terreux (gr. 2) =+II=+\mathrm{II}.
À retenirla règle-clé de calcul

La somme des nombres d'oxydation de tous les atomes d'une espèce est égale à sa charge globale :

∑atomesn.o.=charge globale(  =0 pour une moleˊcule neutre).\sum_{\text{atomes}}\mathrm{n.o.}=\text{charge globale}\qquad(\;=0\text{ pour une molécule neutre}).
Méthodecalculer le n.o. d'un atome XX
  1. Noter la charge globale de l'espèce (00 si neutre).
  2. Placer les n.o. « évidents » (O =−II=-\mathrm{II}, H =+I=+\mathrm{I}, halogène =−I=-\mathrm{I}…).
  3. Poser x=n.o.(X)x=\mathrm{n.o.}(X) et écrire : ∑n.o.=charge globale\sum \mathrm{n.o.}=\text{charge globale}.
  4. Résoudre l'équation en xx.
Exemplele chrome dans le dichromate KX2CrX2OX7\ce{K2Cr2O7}

Molécule neutre. On a n.o.(K)=+I\mathrm{n.o.}(\ce{K})=+\mathrm{I}, n.o.(O)=−II\mathrm{n.o.}(\ce{O})=-\mathrm{II}. Soit x=n.o.(Cr)x=\mathrm{n.o.}(\ce{Cr}), avec 2 K, 2 Cr, 7 O :

2(+1)⏟K+2x⏟Cr+7(−2)⏟O=0  ⟹  2x−12=0  ⟹  x=+6.\underbrace{2(+1)}_{\text{K}}+\underbrace{2x}_{\text{Cr}}+\underbrace{7(-2)}_{\text{O}}=0 \;\Longrightarrow\;2x-12=0\;\Longrightarrow\;x=+6.

Donc n.o.(Cr)=+VI\mathrm{n.o.}(\ce{Cr})=+\mathrm{VI}.

À reteniroxydation, réduction, oxydant, réducteur

Au cours d'une réaction, pour un atome donné :

  • son n.o. augmente ⇒\Rightarrow il est oxydé : il perd des électrons. L'espèce qui le contient est le réducteur.
  • son n.o. diminue ⇒\Rightarrow il est réduit : il capte des électrons. L'espèce qui le contient est l'oxydant.

Les deux phénomènes sont toujours simultanés.

Piègeles trois erreurs classiques
  • H n'est pas toujours +I+\mathrm{I} (−I-\mathrm{I} dans les hydrures, 00 dans HX2\ce{H2}) ; O n'est pas toujours −II-\mathrm{II} (−I-\mathrm{I} dans les peroxydes).
  • L'oxydant est l'espèce qui est réduite ; le réducteur est celui qui est oxydé. (Retenir : « on réduit un oxydant, on oxyde un réducteur ».)
  • Un élément qui s'oxyde perd des électrons (n.o. ↗\nearrow) ; ne pas confondre avec « capter ».
Ensuite, 3 niveaux d'exercices :
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