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Lorsqu’un morceau d’oxyde de magnésium est chauffé en présence d’hydrogène, du magnésium métallique est produit. L’hydrogène est-il oxydé ou réduit au cours de cette réaction ?
Commençons par utiliser les informations fournies dans la question pour écrire une sorte d’équation chimique. Il est mentionné que les réactifs sont l’oxyde de magnésium et l’hydrogène. L’oxyde de magnésium a la formule MgO. Et l’hydrogène a la formule H₂. Si vous aviez des doutes sur la formule de l’oxyde de magnésium, rappelez-vous que le magnésium appartient au groupe 2 du tableau périodique. Et donc, il porte généralement un nombre d’oxydation de plus deux. L’oxygène, lui, porte généralement un nombre d’oxydation de moins deux. Alors, en tenant compte du plus deux du magnésium et du moins deux de l’oxygène, nous obtenons du MgO, un composé globalement neutre.
La question nous indique également que l’un des produits est le magnésium métallique, qui a simplement la formule Mg. Mais qu’en est-il de l’autre produit ? Dans les réactifs, il nous reste encore quelques atomes d’hydrogène et d’oxygène. Le moyen le plus simple de les combiner en un produit stable est l’eau, H₂O. Il s’agit donc de l’équation la plus probable de cette réaction chimique. Et elle est déjà équilibrée.
La question nous demande si l’hydrogène dans cette réaction est oxydé ou réduit. Rappelons-nous d'abord ce que nous entendons par oxydation et réduction. Vous connaissez peut-être déjà le moyen mnémotechnique suivant. Lors d’une Oxydation, qui commence par O, l’espèce Offre des électrons. Lors d’une Réduction, qui commence par R, l’espèce Reçoit des électrons. En utilisant notre équation de réaction, ainsi que les nombres d’oxydation de chacun des éléments, nous pouvons identifier les espèces réduites et les espèces oxydées.
Commençons par le magnésium. Dans l’oxyde de magnésium, le magnésium porte un nombre d’oxydation de plus deux. Nous le savons parce que l’oxygène a de grandes chances de porter un nombre d’oxydation de moins deux. Et, bien sûr, ces deux nombres s’équilibrent pour donner un oxyde de magnésium globalement neutre. Le H2, l'hydrogène gazeux, est également neutre. Cela signifie que chaque atome d’hydrogène dans la molécule doit être neutre. Nous dirons donc que le H2 porte un nombre d’oxydation de zéro sur chaque atome d’hydrogène.
Examinons maintenant les produits. Le magnésium métallique est Mg, sans aucune charge. Cela signifie que les atomes de magnésium doivent avoir un nombre d’oxydation de zéro. L’oxygène dans une molécule d’eau porte là aussi un nombre d’oxydation de moins deux. Et nous arrivons enfin à l’hydrogène. Mais attention, l’hydrogène dans l’eau doit porter un nombre d’oxydation global de plus deux pour équilibrer l’oxygène. Il y a toutefois deux atomes d’hydrogène dans cette molécule. Le plus deux global est donc divisé entre chacun des atomes d’hydrogène. Cela signifie qu'ils portent chacun un nombre d’oxydation de plus un.
Maintenant, pour déterminer quels éléments sont oxydés ou réduits, nous devons examiner la variation entre le nombre d’oxydation des réactifs et celui des produits. Dans le cas du magnésium, le nombre d’oxydation est passé de plus deux à zéro. Il s’agit d’une diminution de deux, qui peut s'expliquer par l'ajout de deux électrons de charge négative. Dans ce cas, le magnésium a gagné des électrons. Cela signifie qu’il a été réduit.
Passons maintenant à l’oxygène. Nous pouvons constater que l’oxygène a un nombre d’oxydation de moins deux dans les réactifs et dans les produits. Il n'est donc ni réduit ni oxydé. Nous pouvons donc ignorer l'oxygène pour le moment. Enfin, dans le cas de l’hydrogène, les atomes du côté des réactifs portent un nombre d’oxydation de zéro. Mais du côté des produits, ils portent un nombre d’oxydation de plus un. Cela peut s'expliquer par la perte d’un électron. Puisque l’hydrogène a perdu un électron, il a été oxydé. Rappelez-vous, l’oxydation, c’est quand l’espèce offre, ou perd, des électrons.
Puisque que le magnésium a été réduit et que l’hydrogène a été oxydé, il s'agit d'une réaction d'oxydoréduction. Cela signifie qu'une réaction de réduction et une réaction d’oxydation se sont produites au cours de la même réaction globale. Vous pourriez également rencontrer les termes agent oxydant et agent réducteur. Dans ce cas, le magnésium est l’agent oxydant. Rappelez-vous qu’un agent oxydant est lui-même réduit, ce qui représente le contraire de l’oxydation. De même, l’hydrogène, qui est oxydé ici, constitue l’agent réducteur. L’hydrogène réduit le magnésium en lui donnant ses électrons.
Alors, pour répondre à la question demandant de déterminer si l’hydrogène est oxydé ou réduit, nous pouvons constater que l’hydrogène est oxydé puisqu’il perd un électron. Il s'agit donc de notre réponse.
