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. 1 Première ASSP Sciences T3 Cours (5 pages) (a) (b) (c) (d)
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. 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 (Cu 2+ ) Avant la réaction, le fer est présent sous forme : métalique (Fe) ionique (Fe 2+ ) 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. Réactif Formule du réactif Nitrate d argent (Ag +, NO 3 - ) Chlorure de baryum Oxalate de potassium (Ba 2+, 2Cl - ) Couleur du précipité qui noircit avec la lumière Précipité bleu azur Précipité vert foncé Précipité rouille gélatineux (2K +, C 2 O 4 2- ) Ion identifié L ion chlorure Cl - L ion sulfate SO 4 2- L ion cuivre (II) Cu 2+ L ion fer (II) Fe 2+ L ion fer (III) Fe 3+ L ion zinc Zn 2+ L ion aluminium Al 3+ L ion calcium Ca 2+ Compléter le tableau avec les symboles suivants : Cu, Fe, Cu 2+,Fe 2+ Avant réaction Après réaction Ecrire l équation bilan : + + 2 Première ASSP Sciences T3 Cours (5 pages)
3) Définitions Lors de l expérience réalisée ci-dessus, on constate que les ions cuivre Cu 2+ réagissent avec le métal fer pour donner un dépôt de cuire métallique et des ions fer Fe 2+. Le métal fer a été oxydé, il s est transformé en ions fer II Fe 2+. Le métal fer a perdu deux électrons : Fe Fe 2+ + 2e - (demi-équation) Fe 2+ /Fe est un couple Redox. Les ions cuivre Cu 2+ passent à l état cuivre métallique. L ion cuivre a gagné deux électrons : Cu 2+ + 2e - Cu (demi-équation) Cu 2+ /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 Fe 2+ + 2e - Cu 2+ + 2e - Cu Cu 2+ + Fe Fe 2+ + 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 Cu Trempons une lame de fer dans une solution de sulfate de cuivre Fe FeSO 4 CuSO 4 Observations : Observations : 3 Première ASSP Sciences T3 Cours (5 pages)
2) Classification électrochimique Ag+ Ag Cu2+ Cu Une classification électrochimique a été établie éta afin de prévoir la réaction possible entre deux espèces chimiques. Pouvoir Pouvoir oxydant croissant de l ion H+ H2 Fe2+ Fe Zn2+ Zn Al3+ Al réducteur croissant du métal La règle du «gamma» (ɣ) ( permet de prévoir la réaction possible entre l oxydant le plus fort et le réducteur le plus fort de deux couples Redox. 3) Exemple Cu2+ Cu Cu2+ réagit avec Zn pour donner Zn2+et Cu. Cette réaction est possible car pour ces deux couples Redox (Cu2+/Cu et Zn2+/Zn) Cu2+ est l oxydant le plus fort et Zn est le réducteur le plus fort. Zn2+ Zn 4) Applications La réaction entre les ions Ag+ et le métal zinc est-elle est possible? Si oui, écrire l équation d oxydoréduction. La réaction entre les ions Al3+ et le métal cuivre est-elle est possible? Si oui, écrire l équation d oxydoréduction. III- LA PROTECTION CONTRE LA CORROSION DES METAUX 4 Première ASSP Sciences T3 Cours (5 pages)
A l aide des documents 1 et 2, répondre aux questions suivantes : 1) Quel est le métal qui constitue principalement le «fer blanc»? 2) Expliquer en quoi consiste l étamage? 3) Quel est l utilité de ce procédé? 4) Pour quel raison faut-il trier les emballages en fer blanc? 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. 5 Première ASSP Sciences T3 Cours (5 pages)