Qu'est-ce qu'un agent réducteur?

Un agent réducteur est un terme en chimie qui fait référence à un atome qui donne des électrons dans une réaction d'oxydoréduction. On dit que l'atome qui gagne ces électrons est réduit. L'atome réduit est appelé agent oxydant; il prend des électrons de l'atome oxydé, qui est un autre nom pour l'agent réducteur.

Si un électron quitte un atome, il doit aller ailleurs, les processus d'oxydation et de réduction vont donc de pair. Ensemble, ils forment une classe de réactions appelées réactions d’oxydation-réduction, également appelées réactions d’oxydoréduction. Ces réactions génèrent un flux d'électrons, elles ont donc un potentiel électrique.

Les scientifiques peuvent exploiter le potentiel des réactions d'oxydoréduction pour créer de l'électricité. C’est le concept de la batterie de pommes de terre, une expérience scientifique courante. L'expérimentateur met un plomb de zinc et un plomb de cuivre dans la pomme de terre. Les ions libres dans la pomme de terre facilitent la circulation des électrons entre les deux conducteurs en empêchant une accumulation de charge positive autour des conducteurs qui empêcherait la réaction. Les électrons s'écoulent du plomb qui agit en tant qu'agent réducteur vers le plomb qui agit en tant qu'agent oxydant; dans le processus, les atomes du plomb réducteur entrent dans la solution de la pomme de terre, tandis que les ions entourant le plomb oxydant sont convertis en métal à la surface du plomb initial.

Si un atome est un agent oxydant dans une réaction, ce serait un agent réducteur si la réaction était inversée. Qu'un atome agisse en tant qu'agent oxydant ou réducteur dépend de la direction dans laquelle la réaction est spontanée. Les réactions se produisent spontanément si leurs produits sont relativement plus stables que leurs réactifs. Les scientifiques peuvent prédire la spontanéité des réactions d’oxydation-réduction en fonction de leur potentiel électrique.

Pour évaluer une réaction potentielle d'oxydoréduction, les scientifiques divisent d'abord la réaction en demi-réactions, qui représentent la perte d'électrons ou la réduction. Dans le cas de la pomme de terre, le zinc et le cuivre peuvent tous deux former des ions avec une charge positive 2. Ainsi, les demi-réactions sont Zn ⁺² + 2e ^- -> Zn et Cu ⁺² + 2e ^- -> Cu.

L'étape suivante consiste à trouver la direction du flux d'électrons. Pour ce faire, l’expérimentateur utilise un tableau des potentiels de réduction standard, qui donne un potentiel pour chaque demi-réaction. Si le sens de la demi-réaction est inversé, son potentiel a la même ampleur, mais son signe change. Le potentiel de demi-réaction du zinc est de -0,76 volts, tandis que celui du cuivre, de 0,34 volts.

Cela signifie que le zinc est un agent réducteur plus fort que le cuivre. Dans cette réaction, le zinc joue donc le rôle d'agent réducteur. La réaction globale dans la batterie de pommes de terre est Zn + Cu ⁺² -> Zn ⁺² + Cu, ce qui génère 1,10 volt d’électricité dans le fil reliant les fils. Si le plomb de zinc était remplacé par un plomb d’argent, le cuivre serait l’agent réducteur, car la demi-réaction de l’argent, Ag ⁺ + e ^- , a un potentiel de réduction standard de 0,80 volt. La batterie générerait 0,46 volts.