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Un morceau d’oxyde de magnésium est chauffé avec de l’hydrogène jusqu’à ce que le magnésium soit récupéré. Est-ce que l’oxyde de magnésium est oxydé ou réduit ?
Au cours cette expérience, nous devons identifier si l’oxyde de magnésium est oxydé ou réduit. Afin de pouvoir répondre à cette question, écrivons d’abord l'équation chimique. Nous savons que les réactifs sont l’oxyde de magnésium et l’hydrogène gazeux. Élaborons maintenant la formule chimique de l’oxyde de magnésium.
L’ion magnésium porte une charge de deux plus, alors que l’ion oxyde porte une charge de deux moins. Pour chaque ion magnésium présent dans le composé, il faut un ion oxyde. Par conséquent, la formule est MgO. Nous pouvons également utiliser une méthode différente pour déduire la formule. Lorsque nous éliminons les charges et les signes, la formule est Mg2O2. Comme il y a un rapport de deux ions magnésium pour deux ions oxyde, la formule peut être réduite à MgO. En ce qui concerne l’autre réactif, soit l’hydrogène gazeux, nous écrirons H2, car il s'agit d'une molécule diatomique qui est composée de deux atomes liés chimiquement entre eux.
Déterminons maintenant les produits de la réaction. Dans cette expérience, le cation magnésium deux plus devient du magnésium élémentaire, alors que l’hydrogène se lie à l’oxygène. Par conséquent, les produits sont du magnésium solide, Mg, et de l’eau, H2O. Il convient de noter que cette réaction est déjà équilibrée et qu’aucun coefficient n’est donc requis. Puisque cette question vise à déterminer si l’oxyde de magnésium est oxydé ou réduit, nous devons d’abord discuter des réactions d'oxydoréduction, soit des réactions chimiques qui impliquent un transfert d’électrons entre les espèces chimiques.
Comme la question indique que nous devons déterminer si l’oxyde de magnésium est oxydé ou réduit, deux termes sont associés aux réactions d’oxydoréduction, soit l'oxydation, qui implique une réaction chimique au cours de laquelle une espèce chimique perd des électrons, et la réduction, qui implique une réaction chimique au cours de laquelle une espèce chimique gagne des électrons. Ce type de réaction est également parfois appelé « réaction redox ». Les trois premières lettres du mot réduction et les deux premières lettres du mot oxydation ont été utilisées pour générer ce nom.
Au cours de la réduction, l’espèce qui gagne des électrons porte une charge négative, alors que la charge initiale des espèces chimiques diminue. Par exemple, chaque atome de l’oxygène élémentaire O2 gagne deux électrons pour former du O2- chargé négativement. Puisque chaque atome d’une molécule d’oxygène gagne deux électrons, la charge devient davantage négative. Au cours de l’oxydation, l’espèce perd des électrons qui sont chargés négativement. Par conséquent, la charge augmente. Par exemple, le calcium élémentaire non chargé peut former un ion calcium Ca2+. Puisque le calcium élémentaire a perdu deux électrons, sa charge devient davantage positive.
Pour revenir à notre équation chimique, la question nous demande seulement d’identifier si l’oxyde de magnésium est oxydé ou réduit. Par conséquent, nous nous concentrerons uniquement sur le magnésium et l’oxygène dans l’équation chimique. Commençons par l’oxygène. L’oxygène dans l’oxyde de magnésium porte une charge de deux moins dans le composé. Examinons maintenant l’oxygène du côté des produits de l’équation chimique.
Encore une fois, l’oxygène est inclus dans une molécule et il porte une charge de deux moins. Puisque l’oxygène porte la même charge tout au long de la réaction chimique, il n’a ni gagné ni perdu des électrons et il n'est donc ni oxydé ni réduit. Or, cela ne signifie pas nécessairement que cette réaction n’est pas une réaction d’oxydoréduction. Il suffit d’examiner l'autre espèce chimique présente dans l’oxyde de magnésium, soit le magnésium.
Lorsque nous examinons l’oxyde de magnésium, nous devons nous rappeler que ce composé doit avoir une charge globale de zéro étant donné qu'il est neutre. Puisque nous savons que l’oxygène porte une charge de deux moins, le magnésium doit avoir une charge de deux plus pour que le composé soit neutre. Lorsque nous examinons le magnésium du côté des produits, il est sous forme élémentaire et sa charge est donc de zéro. Puisque le magnésium passe d’une charge de deux plus à une charge de zéro, il a gagné deux électrons pour diminuer sa charge de deux.
En revenant aux définitions de l’oxydation et de la réduction, la réaction chimique dans laquelle une espèce chimique gagne des électrons est la réduction. Par conséquent, l’oxyde de magnésium a été réduit. Pour nous en assurer, nous pouvons considérer l’hydrogène dans la réaction. Du côté des réactifs, l’hydrogène gazeux élémentaire porte une charge de zéro, alors que du côté des produits, chaque atome d’hydrogène porte une charge de un plus. Puisque l’hydrogène passe d’une charge de zéro à une charge de un plus, chaque atome dans le H2 a perdu un électron et un total de deux électrons a donc été perdu.
Par conséquent, l’hydrogène a été oxydé. Puisque l’oxydation et la réduction sont toutes les deux présentes dans cette équation chimique, il s’agit bien d’une réaction d’oxydoréduction. Pour revenir à l’oxyde de magnésium, puisque la charge de l’oxygène est restée constante, alors que l’hydrogène a été oxydé, le choix de réponse approprié implique que l’oxyde de magnésium est réduit.
