Comprendre la corrosion Problème

On place dans un tube à essai un gel contenant une solution aqueuse ionique, de phénolphtaléine (incolore en milieu acide, et rose en milieu basique) et un indicateur coloré qui devient bleu en présence d'ions \ce{Cu^{2+}_{(aq)}}.

On introduit dans le tube une lamelle de cuivre dont l'extrémité dépasse et reste à l'air. Après un moment, on observe une coloration bleue dans le fond du tube et une coloration rose près de la surface.

Les couples oxydants / réducteurs à considérer sont : \ce{O2_{(aq)}}/\ce{HO^{-}_{(aq)}} et \ce{Cu^{2+}_{(aq)}}/\ce{Cu_{(s)}}.

Quels sont les réactifs et les produits de cette transformation ?

Les réactifs sont le cuivre solide et le dioxygène dissous.
Les produits sont les ions cuivre II et hydroxyde.

Les réactifs sont les ions cuivre II et hydroxyde.
Les produits sont le cuivre solide et le dioxygène dissous.

Les réactifs sont le cuivre solide et les ions hydroxyde.
Les produits sont les ions cuivre II et le dioxygène dissous.

Les réactifs sont les ions cuivre II et le dioxygène dissous.
Les produits sont le cuivre solide et les ions hydroxyde.

Quelles sont les demi-équations de réaction qui ont lieu près de la surface du gel et au fond du tube ?

Près de la surface du gel : \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} +4 e^{-} = 4\ce{HO^{-}_{(aq)}}
Au fond du tube : \ce{Cu^{2+}_{(aq)}} + 2e^{-} = \ce{Cu_{(s)}}

Près de la surface du gel : 4\ce{HO^{-}_{(aq)}} = \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} +4 e^{-}
Au fond du tube : \ce{Cu_{(s)}} = \ce{Cu^{2+}_{(aq)}} + 2e^{-}

Près de la surface du gel : 4\ce{HO^{-}_{(aq)}} +4 e^{-} = \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}}
Au fond du tube : \ce{Cu_{(s)}} + 2e^{-}= \ce{Cu^{2+}_{(aq)}}

Près de la surface du gel : \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} = 4\ce{HO^{-}_{(aq)}}+4 e^{-}
Au fond du tube : \ce{Cu^{2+}_{(aq)}}= \ce{Cu_{(s)}} + 2e^{-}

Quelle est alors l'équation globale d'oxydoréduction ?

2\ce{Cu_{(s)}} + \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} \ce{->} 4\ce{HO^{-}_{(aq)}} + 2\ce{Cu^{2+}_{(aq)}}

4\ce{HO^{-}_{(aq)}} + 2\ce{Cu^{2+}_{(aq)}}\ce{->} 2\ce{Cu_{(s)}} + \ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}}

2\ce{Cu_{(s)}} + 4\ce{HO^{-}_{(aq)}} \ce{->} 2\ce{Cu^{2+}_{(aq)}}+\ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}}

2\ce{Cu^{2+}_{(aq)}}+\ce{O2_{(aq)}} + 2 \ce{H2O_{(aq)}} \ce{->} 2\ce{Cu_{(s)}} + 4\ce{HO^{-}_{(aq)}}

En quoi cette corrosion peut-elle rappeler le fonctionnement d'une pile ?

Comme dans le cas d'une pile, on retrouve la circulation des ions en solution et des électrons dans les parties métalliques.

Comme dans le cas d'une pile, il y a une réaction acidobasique entre un oxydant et un réducteur.

Comme dans le cas d'une pile, il s'agit de produire de l'énergie électrique à partir d'une énergie atomique.

Cette corrosion rappelle le fonctionnement d'une pile car elle fait intervenir les mêmes couples acides / bases.

Que se passe-t-il dans le cas des installations et statues en cuivre lorsqu'elles ne sont pas protégées contre la corrosion ? Comment peut-on se rendre compte de cette corrosion ?

La couleur orangée du cuivre laisse la place au vert clair de l'oxyde de cuivre qui protège le reste de l'installation ou de la statue de la corrosion.

La couleur orangée du cuivre laisse la place au vert clair de l'oxyde de cuivre qui ne protège pas le reste de l'installation ou de la statue de la corrosion.

L'oxyde de cuivre serait transformée en cuivre métallique, protégeant le reste de l'installation ou de la statue de la corrosion.

L'oxyde de cuivre serait transformée en cuivre métallique, ne protégeant pas le reste de l'installation ou de la statue de la corrosion.