Titration Redox

Réactions d'oxydation-réduction (redox)

Avant de plonger dans les titrages redox, rappelons ce que sont les réactions d'oxydo-réduction.

Si une substance accepte unélectron, on dit qu'elle est réduite, tandis que si une substance perd un électron, elle est oxydée. Au cours d'une réaction d'oxydoréduction, les électrons sont transférés de l'espèce oxydée à l'espèce réduite !

Nous pouvons utiliser l'un des moyens mnémotechniques suivants pour nous en souvenir :

• OIL RIG : L'oxydation est une perte, la réduction est un gain.
• LEO le lion GERS : Oxydationpar perte d' électrons, réductionpar gain d' électrons

Définissons maintenant les agents oxydants et réducteurs. L'espèce qui réduit (ajoute des électrons) une autre espèce est appelée agent réducteur. Un agent réducteur s'oxyde et perd des électrons. En revanche, l'agent oxydant oxyde (prend des électrons à) une autre espèce, gagne donc un électron et est réduit.

États d'oxydation

Nous pouvons également regarder leurs nombres d'oxy dation pour déterminer quelle molécule est oxydée ou réduite dans une réaction d'oxydoréduction.

Prenons un exemple !

Maintenant, pour mettre en commun tout ce que nous avons appris jusqu'à présent, examinons la réaction entre le magnésium et l'acide chlorhydrique et les états d'oxydation impliqués.

Réaction entre le magnésium et l'acide chlorhydrique, StudySmarter Originals.

Remarque que le nombre d'oxydation de Mg est passé de 0 à +2, ce qui signifie qu'il a perdu des électrons et qu'il a été oxydé. H+ dans l'acide passe de +1 à 0, ce qui suggère qu'il a gagné des électrons et qu'il a été réduit.

• Si le nombre d'oxydation augmente, on dit que l'espèce a été oxydée.
• Si le nombre d'oxydation diminue, on dit que l'espèce a été réduite.
• Si le nombre d'oxydation reste le même (comme dans le cas de Cl), on parle d'ions spectateurs. Les ions spectateurs sont généralement retirés lors de l'écriture des équations ioniques nettes.

Explication du titrage redox

Tout d'abord, définissons le titrage.

Dans les titrages redox, un agent oxydant est titré avec un agent réducteur (ou vice versa). Par exemple, nous pouvons utiliser du bichromate de potassium pour titrer une solution de chlorure de fer(II). Au cours de ce titrage, la solution de ^Cr2O72- est ajoutée à la solution de ^Fe2+. L'ion bichromate est réduit en ^Cr3+ alors qu'il oxyde le ^Fe2+ en ^Fe3+.

Il existe différents types de titrages redox, qui sont généralement nommés d'après le réactif utilisé !

• Lapermanganométrie est un titrage redox qui utilise le permanganate de potassium comme agent oxydant. Les titrages au permanganate de potassium n'ont pas besoin d'indicateur car le KMnO4 fait_déjà office d'indicateur ! Dans un titrage de fer(III) avec du permanganate, les chimistes utilisent de l'acide phosphorique pour masquer la couleur du fer(III) afin qu'il n'interfère pas avec le changement de couleur au point final du titrage.
• Lacérimétrie est un type de titrage redox qui utilise le sulfate cérique d'ammonium comme agent oxydant. Les titrages sont généralement effectués sur de l'acide perchlorique ou de l'acide sulfurique.
• Ladichrométrie utilise le bichromate de potassium (_K2Cr2O7) comme agent oxydant. Dans ce type de titrage redox, un indicateur redox (par exemple, le sulfonate de diphénylamine de baryum) est utilisé pour nous indiquer le point final du titrage.
• Labromatométrie est un titrage redox qui utilise le bromate de potassium comme agent oxydant.
• Les titragesiodimétriques utilisent l'iode (_I2) comme agent oxydant pour titrer les agents réducteurs. Les titrages iodimétriques sont généralement effectués dans des solutions neutres ou légèrement basiques/acides.
• Les titragesiodométriques, quant à eux, utilisent l'ion iodure comme agent réducteur faible.

Courbe de titrage redox

Les titrages redox ont tendance à être un peu plus complexes à évaluer que les courbes de titrage impliquant des titrages acido-basiques. Les chimistes peuvent contrôler les titrages redox en surveillant le potentiel électrochimique.

À titre d'exemple, nous pouvons utiliser le titrage de 50,0 ml de 0,100 M ^Fe2+ avec 0,100 M ^Ce4+ dans 1 M _HClO4. Dans ce cas, la réaction est \( Fe^{2+} (aq) + Ce^{4+}(aq) \leftrightharpoons Ce^{3+}(aq) + Fe^{3+} (aq) \). Remarque qu'il s'agit d'un exemple de titrage où l'analyte est un agent réducteur (_Ared), tandis que le titrant est un agent oxydant (_Tox).

$$ A_{red} + T_{ox} \rightleftharpoons T_{red} + A_{ox} $$

Le potentiel électrochimique de la réaction correspond à la différence entre les potentiels de réduction des demi-réactions d'oxydation et de réduction.

$$ E_{rxn} = E_{frac{T_{ox}}{T_{red}} - E_{\frac{A_{ox}}{A_{red}}} $$

Lorsque la réaction entre l'analyte et le réactif de titrage atteint l'équilibre, on dit que l'_Erxn est nulle et que \( E_{\frac{T_{ox}}{T_{red}} = E_{\frac{A_{ox}}{A_{red}} \) .

Pour pouvoir suivre la progression des titrages redox, nous pouvons utiliser le potentiel de l'une ou l'autre demi-réaction. Regarde maintenant la courbe de titrage d'oxydoréduction ci-dessous.

Que se passe-t-il exactement ici ? Jetons un coup d'œil ! Avant que le point d'équivalence ne soit atteint, le mélange se compose principalement de la forme oxydée et de la forme réduite de l'analyte. Le point d'équivalence est atteint lorsque 50 ml de ^Ce4+ ont été ajoutés au mélange. Au point d'équivalence, les moles de ^Fe2+ et de ^Ce4+ sont égales. Après le point d'équivalence, des quantités significatives des formes oxydées et réduites du réactif de titrage sont présentes.

L'image ci-dessous montre un montage expérimental pour ce titrage redox. L'électrode de Pt réagit à la concentration relative de ^Fe3+/Fe2+ et de ^Ce4+/Ce3+, tandis que l'électrode de calomel sert de référence.

Expérience de titrage redox

Tu es curieux de savoir comment les titrages d'oxydoréduction sont effectués en laboratoire ? Examinons un exemple impliquant la détermination du pourcentage de _H2O2 dans une bouteille de 3% de_H2O2achetée en magasin_. Nous utiliserons une solution standardisée de _KMnO4 comme réactif de titrage.

1. Enregistre la masse d'un erlenmeyer propre de 125 ml à l'aide d'une balance analytique.
2. Introduis à la pipette 1,0 ml de la solution d'échantillon de _H2O2 dans l'erlenmeyer et note la masse de la solution de _H2O2 ajoutée.
3. Ajoute 10 ml de _H2SO4 3M dans l'erlenmeyer, puis ajoute 50 ml d'eau distillée.
4. Remplis une burette avec 50 ml de ta solution standard de _KMnO4 0,025 M. Note le volume initial de la burette.
5. Maintenant, glisse un morceau de papier blanc sous le flacon contenant l'analyte, et titre-le avec la solution de _KMnO4 jusqu'à ce que la solution d'analyte change de couleur et prenne une couleur rose/pourpre très pâle de façon permanente.
6. Note le volume final de la burette. Cette différence entre le volume initial et le volume final de la burette nous indiquera le volume et la concentration de _KMNO4 nécessaires pour atteindre le point final du titrage.
7. Nous pouvons ensuite calculer le pourcentage réel de _H2O2 dans la bouteille achetée en magasin en utilisant la stœchiométrie.

Calculs de titrage redox

Nous avons appris que la concentration d'une substance peut être déterminée par titrage redox. Résolvons donc un problème impliquant des calculs !

Exemples de titrage redox

Terminons en examinant quelques exemples de titrages redox. Nous pouvons utiliser le titrage iodimétrique pour trouver la masse d'acide ascorbique dans un comprimé de vitamine C, par titrage avec une solution de 0,005 M _I2.

Les chimistes peuvent également utiliser un autre type de titrage redox, le titrage iodométrique, pour trouver le pourcentage de cuivre dans un échantillon de laiton inconnu.

Maintenant, j'espère que tu es plus confiant dans ta compréhension des titrages d'oxydoréduction !