Quand on parle de mélange de combustible gazeux / comburant, quentend-on par comburant sil ny a pas doxygène impliqué?
Est-il correct de Pensez-vous à loxydant comme à lespèce la plus électronégative, parce quil tire lélectron? Ou cette définition nest-elle valable que pour les solutions? Larticle de Wikipedia ne précise pas si la définition sapplique aux réactifs gazeux ou uniquement aux solutions.
Réponse
Oxydation: perte délectron (s), Oxydant / agent oxydant: un produit chimique qui peut oxyder un autre réactif. Réduction: gain délectron (s) – pensez-y comme une réduction de charge! Agent réducteur: Un produit chimique qui peut réduire un autre réactif.
Et loxydation ne peut jamais se produire sans réduction , cest-à-dire si vous utilisez un agent oxydant pour oxyder une substance, alors que lagent oxydant est lui-même réduit. Il gagne les électrons de la substance oxydée.
Pour décrire le fonctionnement dune substance en tant quoxydant, nous utilisons des potentiels de réduction , mesuré en volts! Une substance ayant un potentiel de réduction positif important est facile à réduire, ce qui en fait un bon agent oxydant. De même, si une substance a un potentiel de réduction important et négatif, cela signifie quil est difficile de réduire cette substance. Cest parce quil est bon pour réduire dautres substances lui-même – cest un agent réducteur.
Pour déterminer si une réaction redox est spontanée (si elle peut potentiellement se produire seule), nous utilisons la réduction standard potentiels, $ E_0 $ . Ceci est pour des concentrations de 1 M et une température de 25 degrés celcius. Vous les recherchez dans votre manuel ou en ligne.
Un exemple: la réaction suivante est-elle spontanée? $$ \ ce {Cu ^ {2 +} (aq) + 2Ag (s) – > Cu (s) + 2Ag + (aq)} $$
Pour le savoir, nous trouvons dabord les potentiels de réduction standard pour chaque espèce participante:
$ \ ce {Cu ^ {2 +} (aq) + 2e- – > Cu (s)}, E_0 = + 0,34V $
$ \ ce {Ag ^ {+} (aq) + e- – > Ag (s)}, E_0 = + 0.80V $
Ceci décrit à quel point ils veulent être réduits (GAIN délectrons). Lion argent en veut le plus! Cependant, notez que dans notre réaction nous « demandons de PERDRE des électrons (être oxydé). DONC: Non, la réaction nest pas spontanée dans les conditions standard susmentionnées. Cependant, la réaction INVERSE est spontanée. Pour calculer le potentiel de notre réaction, nous disons simplement:
$$ E_0 = (+ 0.34V) – (+ 0.80V) = -0.46V $$
Le potentiel de réduction de la substance que nous voulons gagner des électrons (réduit), moins le potentiel de la substance que nous voulons perdre des électrons (être oxydé). Le fait que le résultat soit négatif, cest ce qui nous dit que la réaction ne se produira pas – et quelle se déroulera en fait dans le Direction opposée.
Notez que ces potentiels de réduction ne sont pas donnés à lunité Volt sans raison! Ce sont de vrais potentiels électriques. Vous pouvez considérer les potentiels électriques comme des « pressions délectrons ». Le pôle avec lélectron le plus élevé la pression sera (-), car les électrons sont chargés négativement, et lautre sera (+) par rapport à elle.
Rappelez-vous que le potentiel de réduction (la volonté de prendre des électrons) pour lion argent est plus élevé que celui de lion cuivre. Largent veut absorber plus délectrons que le cuivre, ce qui signifie que les électrons vont du cuivre à largent. vous pourriez tout aussi bien dire que le cuivre veut se débarrasser de ses électrons plus que largent – le cuivre a la pression électronique la plus élevée.
Et lélectronégativité ? Lélectronégativité est en effet quelque peu corrélée aux potentiels de réduction, au moins pour des réactions simples impliquant des éléments purs. Et vous pouvez voir que Ag a en effet une électronégativité plus élevée que Cu, ce qui a du sens. Lélectronégativité ne prend pas en compte les états doxydation des différentes espèces, etc., et il devient rapidement une meilleure idée de laisser lélectronégativité en dehors de limage lorsquil sagit de réactions redox.
Réponse
La réponse de Brian est très bonne et complète, mais il y a un fait empirique assez important que vous devez considérer avec les potentiels de réduction. Bien que la différence entre les valeurs $ \ ce {E_0} $ puisse vous dire si une réaction peut se produire, elle ne peut pas vous dire si une réaction va se produire. Il existe dautres facteurs, comme la vitesse de réaction et lénergie dactivation, qui peuvent interférer avec ce quindiquent les valeurs $ \ ce {E_0} $.
Il existe deux superbes vidéos détude CHEM qui illustrent ces points. Le premier, Brome: élément de la mer , montre une procédure pour oxyder lion bromure dans leau de mer en brome élémentaire. Vers 9h30, ils discutent de la recherche des valeurs $ \ ce {E_0} $ pour trouver un oxydant pour le brome. Ils essaient dabord loxygène, ce qui indique une réaction spontanée de $ \ ce {E_0} $, mais en fait la réaction ne se produit pas, probablement parce que la vitesse est trop lente. Ils essaient ensuite le chlore, qui agit pour oxyder le brome. Dans cet exemple, la différence des valeurs $ \ ce {E_0} $ est plus élevée entre $ \ ce {Br_2} $ et $ \ ce {Cl_2} $ quentre $ \ ce {Br_2} $ et $ \ ce {O_2} $ , vous pouvez donc raisonnablement conclure quune différence plus élevée dans les valeurs $ \ ce {E_0} $ indique une réaction plus rapide.
Malheureusement, il y a plus, comme le montre la deuxième vidéo. La vidéo de l’étude CHEM sur Nitric Acid montre que l’acide nitrique – $ \ ce {HNO_3} $ – peut être utilisé comme agent oxydant puissant, grâce à l’azote dans létat $ \ ce {+5} $. Vers 10 h 30, ils discutent des produits de réduction potentiels qui peuvent être produits à partir dacide nitrique (principalement des gaz azote-oxygène) en consultant les valeurs $ \ ce {E_0} $. Le potentiel le plus élevé est celui de lazote gazeux, $ \ ce {N_2} $. Mais lorsquune expérience doxydation des métaux est menée, le dioxyde dazote toxique $ \ ce {(NO_2)} $ est le produit, et non $ \ ce {N_2} $, même si $ \ ce {NO_2} $ a un $ \ ce plus petit {E_0} $ valeur. La réponse est que la réduction à $ \ ce {N_2} $ nécessite une énergie dactivation plus élevée, et à température ambiante cette réaction ne se produit généralement pas, mais la réduction à $ \ ce {NO_2} $ domine. Ne pas réaliser cette possibilité pourrait littéralement faire la différence entre la vie $ \ ce {(N_2)} $ et la mort $ \ ce {(NO_2)} $!
Comme toujours en science, lexpérimentation est le déterminant ultime de ce qui fonctionne. Une théorie telle que les potentiels de réduction aide à déterminer ce qui pourrait fonctionner, mais ce n’est que le début du processus.
Commentaires
- Important en effet 🙂
Réponse
Tout réactif attracteur délectrons est un oxydant, quil soit dans le gaz ou phase liquide (solide aussi). On les appelle cela simplement parce quils agissent comme de loxygène, loxygène étant lagent oxydant le plus courant sur terre.