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Potentiel d’oxydo-réduction (HU)

De Wikibardig

Traduction anglaise : Redox potential

Dernière mise à jour : 27/01/2022

Le potentiel d'oxydoréduction (également appelé potentiel rédox) mesure l'équilibre entre les formes oxydées et réduites des différents composés chimiques.

Dans une réaction d'oxydoréduction deux composés échangent des électrons selon la réaction globale :


$ n_2.Oxydant_1 + n_1Réducteur_2 \rightarrow n_2.Réducteur_1 + n.Oxydant_2 $


Le sens des réactions d'oxydoréduction est déterminé par les potentiels d'oxydoréduction des couples oxydant/réducteur mis en jeu.

Méthode de calcul

Pour un couple oxydant/réducteur donné, le potentiel d'oxydoréduction $ E $ du couple exprimé en volts se met sous la forme suivante (équation de Nernst) :


$ E=E^0_{(Ox/Red)}+\frac{R.T}{n.F}ln\left\lbrack\frac{[Oxydant]}{[Réducteur]}\right\rbrack \hspace{2cm}(1) $


Avec :

  • $ E^0 $ : potentiel normal correspondant à l'équilibre lorsque les concentrations des formes oxydées et réduites sont égales ($ V $) ;
  • $ n $ : nombre d'électrons échangés ;
  • $ R $ : constante molaire des gaz parfaits ($ 8{,}314\; J.mol^{-1}.K^{-1} $) ;
  • $ T $ : température absolue ($ K $) ;
  • $ F $ : constante de Faraday ($ 96 485\; C.mol^{-1} $) ;
  • [Oxydant], [Réducteur] : Concentrations des espèces chimiques.


En pratique, on exprime les potentiels par rapport au potentiel d'une électrode normale à hydrogène ($ E_H $) de référence dont la valeur est fixée à zéro. A titre d'exemple, le potentiel d'oxydoréduction $ E^0 $ du couple $ Fe^{2+} / Fe^{3+} $ vaut 0,77 volts. Plus $ E^0 $ est élevé, plus l'oxydant est fort.

Les réactions et les équilibres d'oxydoréduction sont fonction du pH du milieu. Le pouvoir oxydoréducteur, noté $ rH $, permet d'associer les notions de $ pH $ et de potentiel d'oxydoréduction en une seule grandeur donnée par la relation :


$ rH=\frac{E_H}{0{,}029}+2.pH \hspace{2cm}(2) $


Le milieu est réducteur avec dégagement d'hydrogène pour $ rH $ < 0, et oxydant avec dégagement d'oxygène pour $ rH $ > 27.

Mesure du potentiel d'oxydoréduction et application en hydrologie urbaine et assainissement

La mesure du potentiel d'oxydoréduction est effectuée avec une électrode de référence au calomel et une électrode de mesure en argent ou en platine. Dans un effluent urbain ou dans un cours d'eau contenant de très nombreux composés sous formes oxydées et réduites, le potentiel d'oxydoréduction ne peut pas s'écrire de manière simple, et correspond à une indication globale sur l'état oxydant ou réducteur du milieu. Selon les valeurs mesurées, il est possible d'en déduire la probabilité de présence ou non de certaines espèces chimiques. Par exemple, l'azote est présent sous forme de nitrates en milieu oxydant, et sous forme d'ammonium en milieu réducteur.

La mesure du potentiel d'oxydoréduction constitue ainsi un très bon indicateur de l'état et de l'activité microbiologique globale du milieu étudié. Une mesure conjointe du $ pH $ est également indispensable pour caractériser plus finement le milieu. Dans la pratique, le $ rH $ est donc l'une des grandeurs intégratrices les plus commodes pour caractériser l'état d'un milieu. Il est particulièrement utilisé pour caractériser les eaux résiduaires urbaines (Voir la figure ci-dessous).


Figure 1 : Diagramme potentiel-pH des eaux résiduaires urbaines ; Source : Mémento Degrémont.

Pour en savoir plus :

Voir aussi : Oxydo-réduction.

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