Conversion molarité - normalité dans les oxydoréductions.

[Plexippus]

Bonjour à tous.

Je viens vers vous à la suite d'un petit souci de compréhension. Comme énoncé dans le titre, j'ai un souci de conversion molarité - normalité dans le cadre de redox.

J'ai vu en cours qu'il existe la relation N = n.C oavec N la normalité, C la molarité et n le nombre d'électrons échangés.
Donc une solution contenant c moles de KMnO4 par litre contient c moles de MnO4-. Mais chaque ion MnO4- a besoin de 5 électrons pour réagir si l'on forme du Mn2+). Sa molarité est c et sa normalité est 5c.

Mon souci est ce genre d'exercice mais pour le dichromate de potassium. En prenant la réaction Cr2O7-2 + 14H+ + 6e- <-> 2 Cr3+ + 7 H2O, doit-on tenir compte qu'il y a 2 atomes de Cr pour 6 électrons au final et donc 3 par atomes ? Dans ce cas, j'obtiens, pour une molarité c, une normalité de 3c

Merci d'avance pour vos réponses.

[ExpertAs]

Bonjour!

La normalité est le nombre d'équivalents par litre. L'équivalent du dichromate lorqu'il oxyde en se transformant en ions Cr3+ est la sixième de mole. Donc une solution molaire de dichromate est six normales.

[darrigan]

Moi je dirais que cela dépend avec quoi tu fais réagir ton dichromate…

Si tu mets en face un réducteur qui a besoin de 2 électrons pour s'oxyder, alors le rapport sera 6/2 = 3, et on dirait alors que la normalité est 3C.
Et si tu le mets en face d'un réducteur qui a besoin de 3 électrons, ça ferait 6/3 = 2, donc normalité = 2C.

C'est le problème avec la normalité : ça ne veut rien dire de précis. Il ne faut plus utiliser ceci.

Maurice qu'en penses-tu ?
Edit : oubliez donc ce que j'ai dit !

[ExpertAs]

C'est bizarre, pour moi s'il oxydait en captant six électrons alors son équivalent est directement le sixième de mole. Selon moi, si tu utilisais ton dichromate pour oxyder un corps, quelque soit le nombre d'électrons qu'il doit céder pour être oxydé, son équivalent reste le même. Il faudra juste utiliser un équivalent de l'oxydant pour un du réducteur. Donc s'il doit en céder deux, il faudra 1/3 de mole de dichromate.

Ceci dit, les notions d'équivalent et de normalité ne sont plus réellement utilisées. Elles peuvent néanmoins se révéler utiles dans la mesure ou l'on veut faire correspondre deux système oxydoréducteurs.

[Maurice]

Attention !
Une solution de dichromate dont la concentration molaire est connue a toujours la même normalité. Et comme le dit ExpertAs, on calcule la normalité en multipliant la concentration par le nombre d'électrons apparaissant dans la demi-équation, ici c'est 6, car les deux atomes de Chrome(VI) descendent toujours au degré d'oxydation +3, quel que soit le réducteur que le dichromate oxyde. On peut aussi s'en convaincre en écrivant cette demi-équation :
Cr2O7^2- + 6 e- + 14 H+ --> 2 Cr3+ + 7 H2O.

Ces considérations ne sont pas valables pour le manganèse. En effet, le permanganate MnO4^- est un oxydant qui ressemble au dichromate. Donc on peut définir sa normalité comme on définit sa concentration molaire. Pour trouver la normalité d'une solution de permanganate, il faut multiplier la concentration molaire par le nombre d'électrons apparaissant dans la demi-équation. mais c'est là où le bât blesse, parce qu'on connaît plusieurs demi-équations possibles selon le pH. Et ces diverses demi-équations n'ont pas le même nombre d'électrons. Donc la solution de KMnO4 dont la concentration est connue n'a pas une normalité assurée. Si on travaille en milieu acide, la demi-équation est :
MnO4^ + 8 H+ + 5 e- --> Mn2+ + 4 H2O.
Si on travaille en milieu neutre, la demi-équation est :
MnO4^- + 2 H2O + 3 e- --> MnO2 + 4 OH-
Et si on est en milieu très basique, la demi-équation est :
$MnO4^- + e- --> MnO4^2-

Donc une solution de KMnO4 0.1 M est 0.5 N en milieu acide, 0.3 N en milieu neutre et 0.1 N en milieu basique. On ne peut donc pas étiqueter un flacon contenant une solution de KnO4 en fonction de sa normalité. C'est la raison pour laquelle on a abandonné la notion de normalité, dans les années 1950.

Ce n'est pas le cas d'une solution de K2Cr2O7. Si on dispose d'une solution de K2Cr2O7 0.1 M, elle est 0.6 N dans toutes les solutions et tous les cas.

[ExpertAs]

Oui en effet, pour le permanganate, l'oxydation se fait en fonction du pH. Saurais-tu me dire à partir de quel pH l'oxydation produit-elle du manganate et non du dioxyde de manganèse? Et sais-tu quel est son potentiel normal lorsqu'il produit du manganate en se réduisant?

Il est vrai en tout cas qu'étiqueter la concentration du contenu d'un flacon par la normalité n'est pas une bonne idée, caron indique bien mieux la quantité de matière avec la molarité et parce que la molarité reste pareille en toutes circonstances. Par contre, la normalité peut être utile pour calculer les coefficients.