Chimie · 3ème InfoThème 4 : Classification électrochimique et corrosion des métaux · Chapitre 1

Classification électrochimique des métaux par rapport au dihydrogène

Objectifs

À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• établir une classification électrochimique des métaux par rapport au dihydrogène ;
• utiliser cette classification pour prévoir l'action d'un ion métallique ou d'un acide sur un métal.
Prérequis : oxydant, réducteur, réaction d'oxydoréduction ; couple redox ; écriture d'une équation redox.

Situation de départ

On plonge une lame de cuivre dans une solution de sulfate de fer (II), et une lame de fer dans une solution de sulfate de cuivre (II).
Seule la solution de sulfate de cuivre change de couleur. Pourquoi l'une des réactions se produit-elle et pas l'autre ?

I. Classer quelques métaux entre eux

1. Le fer et le cuivre

Animation

Observations

  • Une lame de fer plongée dans une solution de sulfate de cuivre (II) se couvre de cuivre, et des ions Fe2+ apparaissent :
    Cu2+ + Fe (sd) Cu (sd) + Fe2+
  • Une lame de cuivre laissée très longtemps dans une solution de sulfate de fer (II) ne se couvre pas de fer : il ne se passe rien.

Le fer réduit les ions Cu2+, mais le cuivre ne réduit pas les ions Fe2+. Le fer a une plus grande tendance que le cuivre à passer de l'état de métal à l'état d'ion : le fer est plus réducteur que le cuivre.

Pouvoir réducteur décroissant
Fe > Cu

2. Le cuivre et l'argent

Animation

Observations

  • Le cuivre réagit avec les ions Ag+ : il se forme de l'argent et la solution bleuit (ions Cu2+).
    2 Ag+ + Cu (sd) 2 Ag (sd) + Cu2+
  • Un fil d'argent laissé longtemps dans une solution de sulfate de cuivre (II) ne se couvre pas de cuivre.

Le cuivre réduit les ions Ag+, l'argent ne réduit pas les ions Cu2+ : le cuivre est plus réducteur que l'argent.

3. Le fer et l'argent

Animation

Une lame de fer décapée, plongée dans une solution de nitrate d'argent à 0,1 mol.L-1, se couvre d'un dépôt gris d'argent ; la solution devient jaune-vert (ions Fe2+) :

2 Ag+ + Fe (sd) 2 Ag (sd) + Fe2+
L'expérience inverse (fil d'argent dans une solution d'ions Fe2+) ne donne rien : le fer est plus réducteur que l'argent.

Animation
À retenir

On peut donc classer les trois métaux par pouvoir réducteur décroissant :

Pouvoir réducteur décroissant
Fe > Cu > Ag

4. Généralisation

Animation

Des expériences du même type permettent de classer d'autres métaux :

  • une lame d'aluminium dans une solution de sulfate de zinc se couvre de zinc :
    2 Al (sd) + 3 Zn2+ 2 Al3+ + 3 Zn (sd)
  • une lame de zinc dans une solution de sulfate de fer (II) se couvre de fer :
    Zn (sd) + Fe2+ Zn2+ + Fe (sd)

Les expériences inverses ne donnent rien. Donc Al est plus réducteur que Zn, et Zn plus réducteur que Fe.

Pouvoir réducteur décroissant
Al > Zn > Fe > Pb > Cu > Ag

II. Où placer le dihydrogène ?

On fait agir une solution diluée d'acide chlorhydrique ou d'acide sulfurique (acides dont l'anion n'est pas oxydant) sur plusieurs métaux.

1. Les acides et le fer

Animation

Dégagement de H2 et formation d'ions Fe2+ :

Fe + 2 H3O+ Fe2+ + H2 + 2 H2O

Conclusion

Fe est plus réducteur que H2.

2. Les acides et le plomb

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