⚡ L’oxydo-réduction (redox) est une réaction chimique où il y a transfert d’électrons entre les espèces chimiques. C’est le principe de base des piles électrochimiques qui convertissent l’énergie chimique en énergie électrique.

Définitions importantes :

• Oxydation : perte d’électrons
• Réduction : gain d’électrons
• Oxydant : espèce qui gagne des électrons
• Réducteur : espèce qui perd des électrons

Exemple de couple redox : Zn²⁺/Zn

La demi-équation s’écrit :

\[ \text{Zn}^{2+} + 2\text{e}^- \rightleftharpoons \text{Zn} \]

Le potentiel standard d’électrode E° mesure la tendance d’un couple à gagner des électrons. Plus E° est élevé, plus l’oxydant est fort. 📈

La force électromotrice (f.é.m.) d’une pile est donnée par :

\[ E = E°_{\text{cathode}} – E°_{\text{anode}} \]

Prenons l’exemple classique de la pile Daniell :

Couples : Cu²⁺/Cu (E° = +0,34 V) et Zn²⁺/Zn (E° = -0,76 V)

Calculons la f.é.m. :

\[ E = 0,34 – (-0,76) = 1,10 \text{ V} \]

Les réactions aux électrodes :

À l’anode (oxydation) :

\[ \text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2\text{e}^- \]

À la cathode (réduction) :

\[ \text{Cu}^{2+} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{Cu} \]

Équation bilan :

\[ \text{Zn} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{Cu} \]

L’équation de Nernst nous permet de calculer le potentiel dans des conditions non standard :

\[ E = E° – \frac{0,059}{n} \log Q \]

où n est le nombre d’électrons échangés et Q le quotient de réaction.

Exemple d’application : Calculons le potentiel de la pile Daniell quand [Zn²⁺] = 0,1 M et [Cu²⁺] = 0,01 M

\[ E = 1,10 – \frac{0,059}{2} \log \frac{0,1}{0,01} = 1,10 – 0,0295 \times 1 = 1,0705 \text{ V} \]

🔋 Types de piles courantes :

• Pile Leclanché (pile saline)
• Pile alcaline
• Pile lithium-ion
• Pile à combustible

💡 Astuce mnémotechnique : « OIL RIG » – Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain (L’oxydation est une perte, la réduction est un gain)

📊 Comparaison des potentiels standards

⚡ Flux électronique dans une pile