LC23 : Diagramme potentiel-pH, construction exclue

Bibliographie

• Jean SARRAZIN, L’oxydoréduction, Concepts et expériences, ELLIPSES
• LEMARECHAL, La chimie expérimentale 1 : Chimie générale
• SCHOTT, Chimie PCSI, DE BOECK

Niveau

CPGE

Prérequis

• Construction du diagramme E-pH
• Réaction acido-basique
• Réaction d’oxydo-réduction
• Titrage

  Introduction

  On peut réaliser une expérience introductive. Manip : Dismutation du diiode [SARRAZIN, p.128]

On introduit de la soude dans une solution de diiode. On observe une décoloration qui correspond à la disparition du diiode quand le pH diminue. On pourrait penser qu’une réaction acido-basique à lieu mais le diiode n’appartient à aucun couple acido-basique. C’est en fait une réaction d’oxydoréduction. Nous avons vu au préalable la construction des diagrammes potentiel-pH , nous allons maintenant voir comment les utiliser et notamment pour expliquer ce que nous venons de voir.

I. Exploitation des diagrammes

1) Différents types de frontières

On peut commencer par faire un rapide rappel sur ce qu’est un diagramme E-pH d’un élément : il indique, selon le potentiel et le pH du milieu, quelle est la forme stable de l’élément.

• Frontière verticale : Si on fait varier le pH, en restant à potentiel fixé et que l’on rencontre une frontière, alors il y a une réaction acido-basique. Ex : IO₃^-+H₃O^(aq)+(aq) -> HIO₃(aq)+H₂O(l)
• Frontière horizontale : Si on fait varier le potentiel à pH fixé et que l’on rencontre une frontière, alors il y a une réaction d’oxydo-réduction qui ne fait pas intrevenir des ions oxonium. Ex : I₂/I^-
• Frontiètre oblique : : Si on fait varier le potentiel ou le pH et que l’on arrive sur une frontière oblique, alors il y a une réaction d’oxydoréduction faisant intervenir les ions oxonium. Ex: IO₃^-/ I₂

2) Dismutation et médiamutation

On revient sur l’exemple de l’expérience introductive, en étudiant le diagramme de l’iode.

On a rendu basique une solution de diiode, on s’est donc placé dans une zone où le diiode n’est pas stable. Il y a eu dismutation.

Dismutation : : Réaction d’oxydoréduction dans laquelle l’oxydant et le réducteur qui réagissent sont constitués par une seule et même espèce.

Ex : dismutation de I2 en IO₃^- et I^-

Manip : Médiamutation [SARRAZIN,p.128] On observe une coloration de la solution due à l’apparition du diiode puisque l’on est désormais à des valeurs de pH où le diiode a un domaine de prédominance (diagramme potentiel-pH de l’iode). On observe une médiamutation.

Médiamutation : Réaction d’oxydoréduction dans laquelle l’oxydant et le réducteur formés sont constitués par une seule et même espèce. Ex: IO₃^- et I^- qui donne I₂

Rq : La médiamutation est la réaction inverse de la dismutation. ## 3) Superposition des diagrammes E-pH Lorsque l’on réalise des réactions d’oxydo-réduction, il y a deux couples provenant d’espèces différentes qui réagissent. On va regarder ce que les diagrammes peuvent nous apprendre sur ces réactions. Il faut tout d’abord superposé les deux diagrammes des deux espèces.

Si deux espèces ont des domaines de stabilités disjoints, elles sont incompatibles, elles régissent alors l’une avec l’autre avec une réaction thermodynamiquement favorable. LE système évolue jusqu’à ce que les deux espèces aient un domaine de stabilité commun.

Rq : On peut interpréter le diagramme potentiel-pH comme la succession d’une infinité d’échelles de potentiel à pH fixé. La règle précédente (domaines disjoints) est équivalente à la règle du meilleur oxydant réagit avec le meilleur réducteur.

Transition : On vient de voir quelles étaient les informations que l’on pouvait sortir d’un diagramme E-pH de manière théorique. On va maintenant l’appliquer à un exemple un peu plus complexe.

# II. Application : Méthode de Winkler Nous allons doser le dioxygène dissous dans l’eau du robinet afin d’évaluer sa qualité. Pour cela, nous utiliserons la méthode de Winkler.

On illustre toutes les étapes par le diagramme E-pH.

Tout est fait dans le bouquin du protocole

Manip : on réalise le titrage en direct

Conclusion

Conclure sur le fait que certaines réactions ont des blocage cinétique et qu’il faut également s’intéresser à celle-ci.

Diapo

[LC_23-_Diagrammes_E-pH (1).pptx](https://github.com/Didinette/Didinette.github.io/files/6653516/LC_23-_Diagrammes_E-pH.1.pptx)