1 Première ASSP – Sciences – T3 – Cours (5 pages)

Première ASSP – Sciences

T3 : COMMENT PROTÉGER UN VÉHICULE CONTRE LA CORROSION ?

Objectifs :

• Connaissances visées :

‒ Savoir que certains facteurs favorisent la corrosion.

‒ Savoir qu’un métal s’oxyde.

‒ Savoir qu’une réaction d’oxydoréduction est une réaction dans laquelle intervient un transfert

d’électrons.

‒ Savoir qu’une oxydation est une perte d’électrons.

• Capacités à acquérir :

‒ Mettre en évidence expérimentalement l’influence de certains facteurs extérieurs sur la corrosion

du fer.

‒ Identifier dans une réaction donnée un oxydant et un réducteur.

‒ Classer expérimentalement des couples redox.

‒ Prévoir si une réaction est possible à partir d’une classification électrochimique.

‒ Ecrire et équilibrer les demi-équations.

‒ Ecrire le bilan de la réaction d’oxydoréduction.

I- LA CORROSION DU FER

1) Influence des facteurs extérieurs

Expérience :

Placer un clou en fer dans quatre tubes à essai

contenant :

(a) De l’air sec

(b) De l’air et de l’eau du robinet

(c) De l’air et de l’eau salée

(d) De l’eau bouillie recouverte d’huile (l’eau

bouillie ne contient pas de dioxygène dissous).

Observations :

Observer et noter les résultats obtenus après une

quinzaine de jours.

………………………………………………………………………………………………….....

………………………………………………………………………………………………….....

………………………………………………………………………………………………….....

………………………………………………………………………………………………….....

………………………………………………………………………………………………….....

………………………………………………………………………………………………….....

Conclusion :

………………………………………………………………………………………………….....

………………………………………………………………………………………………….....

………………………………………………………………………………………………….....

………………………………………………………………………………………………….....

(a) (b) (c) (d)

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2) Oxydation par des solutions ioniques

Expérience :

Le cuivre et le fer existent sous forme de métal ou d’ions.

‒ Réaliser et Observer

‒ Introduire quelques grammes de limaille de fer dans un tube à essai.

‒ Verser environ 3 ml d’une solution de sulfate de cuivre II sur la limaille de fer puis agiter.

‒ Observer le changement de couleur de la solution et l’aspect de la poudre de fer à la fin de l’expérience.

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‒ Transvaser la solution dans un second tube à essai (sans limaille) et ajouter quelques gouttes de soude.

‒ Interpréter et exploiter

‒ Avant la réaction, le cuivre est présent sous forme : métalique (Cu) ionique (Cu2+

)

‒ Avant la réaction, le fer est présent sous forme : métalique (Fe) ionique (Fe2+

)

‒ Quel métal s’est déposé sur la poudre de fer ? ………………………………………………………………………………………………..

‒ Avec l’aide du tableau ci-dessous, déterminer quel est l’ion mis en évidence par le test à la soude.

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Réactif Formule du réactif

Couleur du précipité Ion identifié

Nitrate d’argent (Ag+, NO3-)

Précipité blanc qui noircit avec la

lumière L’ion chlorure Cl-

Chlorure de baryum

(Ba2+, 2Cl-) Précipité blanc L’ion sulfate

SO42-

Hydroxyde de sodium (soude)

(Na+, OH-) Précipité bleu

azur L’ion cuivre (II)

Cu2+

Hydroxyde de sodium (soude)

(Na+, OH-) Précipité vert

foncé L’ion fer (II) Fe2+

Hydroxyde de sodium (soude)

(Na+, OH-) Précipité rouille L’ion fer (III)

Fe3+

Hydroxyde de sodium (soude)

(Na+, OH-) Précipité blanc

gélatineux L’ion zinc Zn2+

Hydroxyde de sodium (soude)

(Na+, OH-) Précipité blanc L’ion aluminium

Al 3+ Oxalate de potassium

(2K+, C2O42-) Précipité blanc

L’ion calcium Ca2+

‒ Compléter le tableau avec les symboles suivants : Cu, Fe, Cu2+

,Fe2+

Avant réaction Après réaction

‒ Ecrire l’équation bilan : …………… + …………… → …………… + ……………

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3) Définitions

Lors de l’expérience réalisée ci-dessus, on constate que les ions cuivre Cu2+

réagissent avec le métal fer pour donner

un dépôt de cuire métallique et des ions fer Fe2+

.

‒ Le métal fer a été oxydé, il s’est transformé en ions fer II Fe2+

. Le métal fer a perdu deux électrons :

Fe → Fe2+

+ 2e- (demi-équation)

Fe2+

/Fe est un couple Redox.

‒ Les ions cuivre Cu2+

passent à l’état cuivre métallique. L’ion cuivre a gagné deux électrons :

Cu2+

+ 2e- → Cu (demi-équation)

Cu2+

/Cu est un couple Redox.

‒ Cette réaction où intervient un transfert d’électrons est une réaction d’oxydoréduction. L’équation bilan de

cette réaction s’obtient en combinant les deux demi-équations :

Fe → Fe2+

+ 2e-

Cu2+

+ 2e- → Cu

Cu2+ + Fe → Fe2+ + Cu

De manière générale :

- Un métal peut s’oxyder.

- Une oxydation est une perte d’électrons / une réduction est un gain d’électrons.

- Une réaction d’oxydoréduction est une réaction dans laquelle intervient un transfert d’électrons.

- L’oxydant est celui qui gagne les électrons / le réducteur est celui qui perd les électrons (métal).

- Un couple redox est constitué de la forme ionique et de la forme métallique d’une même espèce, on le

note toujours dans cet ordre : oxydant/réducteur.

II- LE CLASSEMENT DES METAUX

1) Expérience

Trempons une lame de cuivre dans une solution de sulfate de

fer

Trempons une lame de fer dans une solution de sulfate de

cuivre

Observations : Observations :

Conclusion :

Cu

FeSO4

Fe

CuSO4

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Ag+

Cu2+

H+

Fe2+

Zn2+

Al3+

Ag

Cu

H2

Fe

Zn

Al

Pouvoir

oxydant

croissant

de l’ion

2) Classification électrochimique

3) Exemple

Cu2+

réagit avec Zn pour donner Zn

Redox (Cu2+

/Cu et Zn2+

/Zn) Cu

4) Applications

• La réaction entre les ions Ag+ et le métal zinc est

• La réaction entre les ions Al3+

et le métal cuivre est

III- LA PROTECTION CONTRE LA CORROSION DES METAUX

Cu2+

Zn2+ Zn

Cu

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Pouvoir

réducteur

croissant

du métal

Classification électrochimique

Une classification électrochimique a été éta

de prévoir la réaction possible entre deux espèces

chimiques.

La règle du « gamma » (

réaction possible entre l’oxydant le plus fort et le

réducteur le plus fort de deux couples Redox.

avec Zn pour donner Zn2+

et Cu. Cette réaction est possible car pour ces deux couples

/Zn) Cu2+

est l’oxydant le plus fort et Zn est le réducteur le plus fort.

et le métal zinc est-elle possible ? Si oui, écrire l’équation d’oxydoréduction.

et le métal cuivre est-elle possible ? Si oui, écrire l’équation d’oxydoréduction.

LA PROTECTION CONTRE LA CORROSION DES METAUX

Une classification électrochimique a été établie afin

de prévoir la réaction possible entre deux espèces

» (ɣ) permet de prévoir la

réaction possible entre l’oxydant le plus fort et le

réducteur le plus fort de deux couples Redox.

et Cu. Cette réaction est possible car pour ces deux couples

est l’oxydant le plus fort et Zn est le réducteur le plus fort.

? Si oui, écrire l’équation d’oxydoréduction.

? Si oui, écrire l’équation d’oxydoréduction.

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A l’aide des documents 1 et 2, répondre aux questions suivantes :

1) Quel est le métal qui constitue principalement le « fer blanc » ?

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2) Expliquer en quoi consiste l’étamage ?

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3) Quel est l’utilité de ce procédé ?

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4) Pour quel raison faut-il trier les emballages en fer blanc ?

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Conclusion :

Un métal peut être protégé contre la corrosion à l’aide d’un revêtement. Ce revêtement peut être de différentes

natures : peintures, vernis, laques, film plastique, revêtement métallique.

Il existe d’autres types de protection qui visent à empêcher les transferts d’électrons permettant la corrosion : les

inhibiteurs, la protection cathodique à l’aide d’une anode sacrificiel.