Potentiels standards

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1 Comment équilibrer une demi-réaction d'oxydoréduction ?

Étant donné un oxydant et un réducteur appartenant au même couple rédox, pour équilibrer l'équation de demi-réaction, il suffit de suivre cette méthode. Exemple avec le couple Cr2O72–/Cr3+ en milieu acide :

  • 1. Écrire de part et d'autre du "=" l'oxydant et le réducteur, en laissant de la place pour les coefficients stœchiométriques et les H+ et e.
__ Cr2O72– + __ H+ + __ e = __ Cr3+
  • 2. Équilibrer les atomes autres que l'oxygène et l'hydrogène (en mettant des coefficients stœchiométriques).
(1) Cr2O72– + __ H+ + __ e = 2 Cr3+
  • 3. Équilibrer l'oxygène en ajoutant autant de molécules d'eau que d'atomes d'oxygène nécessaires.
(1) Cr2O72– + __ H+ + __ e = 2 Cr3+ + 7 H2O
  • 4. Équilibrer ensuite les hydrogènes en ajoutant autant de protons que nécessaires.
(1) Cr2O72– + 14 H+ + __ e = 2 Cr3+ + 7 H2O
  • 5. Équilibrer les charges en ajoutant des électrons.
(1) Cr2O72– + 14 H+ + 6 e = 2 Cr3+ + 7 H2O
  • On peut éventuellement écrire les H+ sous la forme solvatée H3O+ (ion hydronium), en ajoutant autant de molécule d'eau à droite.
(1) Cr2O72– + 14 H3O+ + 6 e = 2 Cr3+ + 21 H2O

Si la réaction se déroule en milieu basique, remplacer les H+ du côté gauche par des OH du côté droit dans les étapes.

2 Utilisation des potentiels standards

Pour savoir si deux espèces vont réagir par échange d'électrons, c'est-à-dire avec une réaction d'oxydo-réduction, on regarde si un des réactifs apparaît dans la colonne Oxydant et si l'autre apparaît dans la colonne Réducteur. (Attention : cette table ne contient pas tous les couples possibles !)

Si c'est le cas, l'oxydant est noté Ox1 et le réducteur est noté Red2. À chacun correspond son réducteur Red1 et son oxydant Ox2. Les deux demi-réactions sont :

Ox1 + n1 e ⇄ Red1     EOx1/Red1
Ox2 + n2 e ⇄ Red2     EOx2/Red2
  • Si EOx1/Red1 > EOx2/Red2 (l'oxydant se trouve au dessus du réducteur dans l'échelle), alors la réaction est possible spontanément :
n2 Ox1 + n1 Red2 → n2 Red1 + n1 Ox2
  • Si EOx1/Red1 < EOx2/Red2 (l'oxydant se trouve en dessous du réducteur dans l'échelle), alors la réaction n'est pas possible spontanément. Elle peut, par contre, être forcée par électrolyse.

Plus la différence entre EOx1/Red1 et EOx2/Red2 est grande, et plus la réaction sera thermodynamiquement favorisée.

Dans le cas d'une pile, cette table permet d'obtenir approximativement la force électromotrice de la pile.

Exemple :

  • Est-ce qu'une solution aqueuse de sulfate de cuivre va réagir avec du zinc en poudre en conditions standard ?
    • Cu2+ apparaît dans la colonne oxydant à E0 = +0,34 V (ne pas confondre avec Cu+ !)
Cu2+ + 2 e ⇄ Cu(s)     E0Cu2+/Cu = 0,34 V
    • Zn apparaît dans la colonne réducteur à E0 = –0,76 V
Zn2+ + 2 e ⇄ Zn(s)     E0Zn2+/Zn = -0,76 V
    • On a +0,34 > –0,76, et une différence +0,34–(–0,76) = +1,10 V élevée, donc la réaction sera possible thermodynamiquement :
Cu2+(aq) + Zn(s) → Cu(s) + Zn2+(aq)

Remarque importante : les potentiels rédox ne donnent que la possibilité thermodynamique de la réaction. Ils ne donnent aucune information sur leur cinétique, qui est très complexe.

3 Equation de Nernst

Une réaction d'oxydoréduction n'est possible que si le potentiel rédox de l'oxydant est supérieur au potentiel rédox du réducteur. C'est la règle dite du gamma.

Toutefois, dans les conditions expérimentales réelles, sous l'influence de la température, de la pression atmosphérique mais surtout des concentrations, les potentiels rédox réels sont différents des potentiels standards. C'est pour cela que l'on distingue E (potentiel dans les conditions expérimentales) de E0 (potentiel standard).

Il faut donc avant toute chose utiliser l'équation de Nernst pour calculer E :

[math]E = E^0 + \frac{RT}{nF}\; \ln{ \frac{a_{Ox}}{a_{Red}} }[/math]

avec :

  • n : nombre d'électrons mis en jeu dans l'équation de réaction
  • R = 8,314 J.mol–1.K–1 : constante des gaz parfaits[1]
  • T : température absolue en kelvin
  • F = NA × e = 6,022 141 79.1023 × 1,602 176 487.10–19 = 96485,3399 C : constante de Faraday (charge d'une mole d'électrons)

Si on se place dans les conditions ambiantes de température et de pression, alors T = 25°C = 298,15 K.

D'autre part, si les solutions ne sont pas trop concentrées, on peut faire l'approximation de remplacer les activités aOx et aRed par les concentrations [Ox] et [Red]. Pour des raisons de sécurité, cela devrait toujours être le cas.

Enfin, on peut passer du logarithme népérien (ln) au logarithme décimal (log10) en multipliant par ln 10 ≈ 2,3026.

L'équation de Nernst devient alors :

E = E0 + (0,05916/n) log10([Ox]/[Red])

Remarque importante : à cause des subtilités de cette équation, certains couples rédox proches peuvent littéralement s'inverser selon les conditions de température ou de concentration. La prudence est donc de rigueur.

3.1 Application pour une constante d'équilibre

Cette équation permet également de retrouver les constantes d'équilibre des réactions à partir des potentiels rédox. La condition d'équilibre thermodynamique est en effet l'égalité des potentiels rédox des deux couples mis en jeu. Il suffit donc de résoudre l'équation de Nernst pour les trouver.

Par exemple, prenons la réaction suivante, dont on souhaite calculer la constante d'équilibre :

Cu2+(aq) + Zn(s) ⇄ Cu(s) + Zn2+(aq)

Les potentiels sont :

ECu2+/Cu = E0Cu2+/Cu + (RT/2F) ln (aCu2+/aCu)

et

EZn2+/Zn = E0Zn2+/Zn + (RT/2F) ln (aZn2+/aZn)

À l'équilibre, on a égalité des potentiels, d'où :

E0Cu2+/Cu + (RT/2F) ln (aCu2+/aCu) = E0Zn2+/Zn + (RT/2F) ln (aZn2+/aZn)

En plaçant les termes E° du même côté :

E0Cu2+/Cu – E0Zn2+/Zn = (RT/2F) ln (aZn2+/aZn) – (RT/2F) ln (aCu2+/aCu)

On regroupe les logarithmes et on y reconnait l'expression de la constante d'équilibre K :

E0Cu2+/Cu – E0Zn2+/Zn = (RT/2F) ln K

avec

K = (aCu2+aZn2+/aCuaZn)

Ou, avec la seconde formule :

E0Cu2+/Cu – E0Zn2+/Zn = (0,0591/2) log K

En remplaçant par les valeurs des potentiels standards, on calcule :

K = 1,68.1037

ce qui signifie que l'équilibre est totalement déplacé vers la droite (réaction totale lorsque K>104).

Cette méthode peut bien sûr être généralisée à d'autres réactions, en faisant attention aux nombres d'électrons impliqués dans chaque couple.

4 Table des potentiels standards

Voici une liste des potentiels standards de couples oxydo-réducteurs, à T=25°C et P=1,013.105 Pa (1 atm), classée dans l'ordre décroissant des potentiels avec, en prime, la demi-équation équilibrée.

La plupart provient du Handbook[2],

Si vous relevez une erreur ou souhaitez ajouter une donnée à la liste, consultez la page de discussion.

Oxydant (nom) Oxydant (formule) Réducteur (nom) Réducteur (formule) E0 (V)
Fluorure de xénon XeF + e Xénon Xe(g) + F 3,4
Difluor F2 + 2 H+ + 2 e Fluorure d'hydrogène 2 HF 3,053
Difluor F2 + 2 e Fluorure 2 F 2,866
Oxygène O(g) + 2 H+ + 2 e Eau H2O 2,421
Cuivre (III) Cu3+ + e Cuivre (II) Cu2+ 2,4
Peroxodisulfate S2O82– + 2 H+ + 2 e Hydrogénosulfate 2 HSO4 2,123
Soufre S + 4 H2O + 2 e Sulfate SO42– + 8 H+ 2,10
Ozone O3 + 2 H+ + 2 e Dioxygène O2 + H2O 2,076
Peroxodisulfate S2O82– + 2e Sulfate 2 SO42– 2,010
Bismuth (V) Bi5+ + 2 e Bismuth (III) Bi3+ 2,00
Argent (II) Ag2+ + e Argent (I) Ag+ 1,980
Cobalt (III) Co3+ + e Cobalt (II) Co2+ 1,92
Perbromate BrO4 + 2 H+ + 2 e Bromate BrO3 + H2O 1,85
Or (II) Au2+ + e Or (I) Au+ 1,8
Peroxyde d'hydrogène H2O2 + 2 H+ + 2 e Eau 2 H2O 1,776
Protoxyde d'azote N2O(g) + 2 H+ + 2 e Diazote N2(g) + H2O 1,766
Cérium (IV) Ce4+ + e Cérium (III) Ce3+ 1,715
Dioxyde de plomb PbO2(a) + SO42– + 4 H+ + 2 e Sulfate de plomb PbSO4 + 2 H2O 1,70
Or (I) Au+ + e Or Au 1,692
Plomb (IV) Pb4+ + 2 e Plomb (II) Pb2+ 1,69
Permanganate MnO4 + 4 H+ + 3 e Oxyde de manganèse (IV) MnO2 + 2 H2O 1,679
Monoxyde d'azote 2 NO + 4 H+ + 4 e Diazote N2(g) + H2O 1,67
Acide chloreux 2 HClO2 + 6 H+ + 6 e Dichlore Cl2(g) + 4 H2O 1,628
Acide hypochloreux 2 HClO + 2 H+ + 2 e Dichlore Cl2(g) + 2 H2O 1,611
Oxygène O(g) + H2O + 2 e Hydroxyde 2 OH 1,60
Acide hypobromeux 2 HBrO + 2 H+ + 2 e Dibrome Br2(l) + 2 H2O 1,596
Monoxyde d'azote 2 NO + 2 H+ + 2 e Protoxyde d'azote N2O(g) + H2O 1,591
Acide hypobromeux 2 HBrO + 2 H+ + 2 e Dibrome Br2(aq) + 2 H2O 1,574
Acide chloreux HClO2 + 3 H+ + 4 e Chlorure Cl + 2 H2O 1,570
Periodate IO4 + 2 H+ + 2 e Iodate IO3 + H2O 1,55
Manganèse (III) Mn3+ + e Manganèse (II) Mn2+ 1,5415
Dioxyde d'azote 2 NO2 + 8 H+ + 6 e Diazote N2(g) + 4 H2O 1,51
Permanganate MnO4 + 8 H+ + 5 e Manganèse (II) Mn2+ + 4 H2O 1,507
Or (III) Au3+ + 3 e Or Au 1,498
Acide hypochloreux HClO + H+ + 2 e Chlorure Cl + H2O 1,482
Bromate 2 BrO3 + 12 H+ + 10 e Dibrome Br2 + 6 H2O 1,482
Bromate BrO3 + 5 H+ + 4 e Acide hypobromeux HBrO + 2 H2O 1,48
Chlorate 2 ClO3 + 12 H+ + 10 e Dichlore Cl2(g) + 6 H2O 1,47
Dioxyde de plomb PbO2(a) + 4 H+ + 2 e Plomb (II) Pb2+ + 2 H2O 1,455
Acide nitreux 2 HNO2 + 6 H+ + 6 e Diazote N2(g) + 4 H2O 1,45
Hydroxyde d'or (III) Au(OH)3 + 3 H+ + 3 e Or Au + 3 H2O 1,45
Or (III) Au3+ + 2 e Or (I) Au+ 1,401
Perchlorate ClO4 + 8 H+ + 8 e Chlorure Cl + 4 H2O 1,39
Perchlorate ClO4 + 16 H+ + 16 e Dichlore Cl2(g) + 2 H2O 1,39
Dichlore Cl2(g) + 2 e Chlorure 2 Cl 1,39
Hydrogénochromate HCrO4 + 7 H+ + 3 e Chrome (III) Cr3+ + 4 H2O 1,38
Dioxyde d'azote 2 NO2(g) + 8 H+ +8 e Diazote N2(g) + 4 H2O 1,36
Tétraoxyde de diazote N2O4(g) + 8 H+ + 8 e Diazote N2(g) + 4 H2O 1,36
Dichlore Cl2(g) + 2 e Chlorure 2 Cl 1,36
Dichromate Cr2O72– + 14 H+ + 6 e Chrome (III) 2 Cr3+ +7 H2O 1,36
Acide hypobromeux HBrO + H+ + 2 e Bromure Br + H2O 1,34
Trichlorure d'iode ICl3(s) + 2 e Chlorure d'iode ICl + 2 Cl 1,28
Ozone O3 + H2O + 2 e Dioxygène O2 + 2 OH 1,25
Nitrate 2 NO3 + 12 H+ + 10 e Diazote N2(g) + 6 H2O 1,25
Dioxyde d'azote 2 NO2(g) + 6 H+ + 6 e Protoxyde d'azote N2O(g) + 3 H2O 1,23
Dioxygène O2 + 4 H+ + 4 e Eau 2 H2O 1,23
Dioxyde de manganèse MnO2 + 4 H+ + 2 e Manganèse (II) Mn2+ + 2 H2O 1,224
Perchlorate ClO4 + 2 H+ + 2 e Chlorate ClO3 + H2O 1,20
Nitrite NO2 + 2 H+ + e Monoxyde d'azote NO(g) + H2O 1,20
Chlorure d'iode 2 ICl(aq) + 2 e Diiode I2 + 2 Cl 1,20
Iodate 2 IO3 + 12 H+ + 10 e Diiode I2(aq) + 6 H2O 1,19
Platine (II) Pt2+ + 2 e Platine Pt(s) 1,19
Dioxyde de chlore ClO2(g) + H+ + e Acide chloreux HClO2 1,19
Chlorate ClO3 + 3 H+ + 2 e Acide chloreux HClO2 + H2O 1,18
Chlorate ClO3 + 2 H+ + e Dioxyde de chlore ClO2(g) + H2O 1,17
Platine (IV) Pt4+ + 4 e Platine Pt(s) 1,15
Nitrate 2 NO3 + 10 H+ + 8 e Protoxyde d'azote N2O(g) + 5 H2O 1,12
Dioxygène O2 + 4 e Anion oxygène 2 O2– 1,12
Dioxyde d'azote NO2(g) + H+ + e Acide nitreux HNO2 1,09
Dibrome Br2(aq) + 2 e Bromure 2 Br 1,09
Iodate IO3 + 6 H+ + 6 e Iodure I + 3 H2O 1,08
Tétraoxyde de diazote N2O4(g) + 2 H+ + 2 e Acide nitreux 2 HNO2 1,07
Dibrome Br2(l) + 2 e Bromure 2 Br 1,06
Dioxyde d'azote NO2(g) + 2 H+ + 2 e Monoxyde d'azote NO(g) + H2O 1,05
Tribromure Br3 + 2 e Bromure 3 Br 1,05
Tétraoxyde de diazote N2O4(g) + 4 H+ + 4 e Monoxyde d'azote 2 NO(g) + H2O 1,04
Acide nitreux HNO2 + H+ + e Monoxyde d'azote NO(g) + H2O 1,00
Dioxyde de vanadium VO2 + 2 H+ + e Oxyvanadyle VO2+ + H2O 1,00
Palladium (II) Pd2+ + 2 e Palladium Pd(s) 0,987
Acide hypoiodeux HIO(aq) + H+ + 2 e Iodure I + H2O 0,98
Isocyanate CNO + H2O + 2 e Cyanure CN + 2 OH 0,97
Nitrate NO3 (HNO3,30%) + 4 H+ + 3 e Monoxyde d'azote NO(g) + 2 H2O 0,957
Nitrate NO3 + 3 H+ + 2 e Acide nitreux HNO2 + H2O 0,934
Oxyde de mercure (II) HgO(r) + 2 H+ + 2 e Mercure Hg(l) + H2O 0,93
Mercure (II) 2 Hg2+(aq) + 2 e Mercure (I) Hg22+ 0,91
Dioxyde d'azote NO2(g) + 8 H+ + 7 e Ammonium NH4+ + H2O 0,90
Nitrite NO2 + 8 H+ + 6 e Ammonium NH4+ + 2 H2O 0,90
Hypochlorite ClO + 2 H+ + 2 e Chlorure Cl + H2O 0,89
Tétraoxyde de diazote N2O4(g) + 16 H+ + 14 e Ammonium 2 NH4+ + 4 H2O 0,89
Nitrate NO3 + 10 H+ + 8 e Ammonium NH4+ + 3 H2O 0,875
Tétraoxyde de diazote N2O4(g) + 2 e Nitrite 2 NO2 0,87
Acide nitreux HNO2 + 6 H+ + 6 e Ammoniac NH3 + 2 H2O 0,86
Sulfite 4 SO32– + 12 H+ + 6 e Tétrathionate S4O62– + 6 H2O 0,86
Mercure (II) Hg2+ + 2 e Mercure Hg(l) 0,85
Stannate (IV) SnO32– + 6 H+ + 2 e Etain (II) Sn2+ + 3 H2O 0,85
Monoxyde de diazote NO(g) + 6 H+ + 5 e Ammonium NH4+ + H2O 0,84
Nitrate NO3 + 2 H+ + 2 e Nitrite NO2 + H2O 0,835
Dioxygène O2 + 4 H+ + 4 e Eau 2 H2O 0,815 (pH=7)
Nitrite NO2 + 7 H+ + 6 e Ammoniac NH3(aq) + 2 H2O 0,81
Nitrate 2 NO3 + 4 H+ + 2 e Tétraoxyde de diazote N2O4(g) + 2 H2O 0,803
Argent (I) Ag+ + e Argent (métallique) Ag(s) 0,799
Mercure (I) Hg22+ + 2 e Mercure (métallique) Hg(l) 0,789
Pertechnetate TcO4 + 4 H+ + 3 e Oxyde de technétium (IV) TcO2 + 2 H2O 0,782
Nitrite NO2 + 7 H+ + 6 e Ammoniac NH3(g) + 2 H2O 0,79
Nitrate NO3 (HNO3,75%) + 2 H+ + e Dioxyde d'azote NO2(g) + H2O 0,775
Fer (III) Fe3+ + e Fer (II) Fe2+ 0,77
Perrhénate ReO4 + 2 H+ + e Oxyde de rhénium (VI) ReO3 + H2O 0,768
Tétrachloroplatinate (II) PtCl42– + 2 e Platine Pt(s) + 4 Cl 0,74
Acide nitreux HNO2 + 6 H+ + 6 e Ammoniac NH3(aq) + 2 H2O 0,73
Arséniate 2 AsO43– + 10 H+ + 4 e Oxyde d'arsenic (III) As2O3(s) + 5 H2O 0,72
Dioxygène O2 + 2 H+ + 2 e Peroxyde d'hydrogène H2O2 0,69
Chlorite ClO2 + H2O + 2 e Hypochlorite ClO + 2 OH 0,68
Dihydrogénoarséniate H2AsO4 + 3 H+ + 3 e Acide méta-arsénieux HAsO2 + 2 H2O 0,67
Sulfite 2 SO32– + 6 H+ + 4 e Thiosulfate S2O32– + 3 H2O 0,67
Sulfate d'argent Ag2SO4(s) + 2 e Argent 2 Ag(s) + SO42– 0,65
Arséniate AsO43– + 8 H+ + 5 e Arsenic As(s) + 4 H2O 0,65
Protoxyde d'azote N2O(g) + 10 H+ + 8 e Ammonium 2 NH4+ + H2O 0,65
Chlorate ClO3 + 3 H2O + 6 e Chlorure Cl + 6 OH 0,62
Diiode I2(aq) + 2 e Iodure 2 I 0,62
Sulfate de mercure (I) Hg2SO4 + 2 e Mercure 2 Hg(l) + SO42– 0,61
Hydrogénoarséniate HAsO42– + 3 H+ + 2 e Méta-arsénite AsO2 + 2 H2O 0,61
Permanganate MnO4 + 2 H2O + 3 e Oxyde de manganèse (IV) MnO2 + 4 OH 0,595
Méthanol CH3OH + 2 H+ + 2 e Méthane CH4(g) + H2O 0,59
Acide arsénique 2 H3AsO4 + 4 H+ + 4 e Oxyde d'arsenic (III) As2O3 + 5 H2O 0,58
Bromate BrO3 + 3 H2O + 6 e Bromure Br + 6 OH 0,58
Hydrogénosulfite 4 HSO3 + 8 H+ + 6 e Tétrathionate S4O62– + 6 H2O 0,58
Acide arsénique H3AsO4 + 2 H+ + 2 e Acide ortho-arsénieux H3AsO3 + H2O 0,56
Permanganate MnO4 + e Manganate (VI) MnO42– 0,558
Cuivre (I) Cu+ + Cl + e Chlorure de cuivre (I) CuCl 0,54
Diiode I2(s) + 2 e Iodure 2 I 0,5345
Triiodure I3 + 2 e Iodure 3 I 0,5355
Cuivre (I) Cu+ + e Cuivre Cu(s) 0,52
Protoxyde d'azote N2O(g) + 8 H+ + 8 e Ammoniac 2 NH3 + H2O 0,51
Acide sulfureux 4 H2SO3 + 4 H+ + 6 e Tétrathionate S4O62– + 6 H2O 0,51
Dioxyde de soufre 4 SO2(g) + 8 H+ + 6 e Tétrathionate S4O62– + 6 H2O 0,51
Perrhénate ReO4 + 4 H+ + 3 e Oxyde de rhénium (IV) ReO2 + 2 H2O 0,510
Acide sulfureux H2SO3 + 4 H+ + 4 e Soufre S(s) + 3 H2O 0,50
Thiosulfate S2O32– + 6 H+ + 4 e Soufre 2 S(s) + 3 H2O 0,50
Bromate BrO3 + 2 H2O + 4 e Hypobromite BrO + 4 OH 0,49
Chlorate ClO3 + 2 H2O + 4 e Hypochlorite ClO + 4 OH 0,49
Carbonate 2 CO32– + 4 H+ + 2 e Oxalate C2O42– + 2 H2O 0,48
Pertechnetate TcO4 + 8 H+ + 7 e Technétium Tc + 4 H2O 0,472
Hypoiodite IO + H2O + 2 e Iodure I + 2 OH 0,47
Dioxyde de soufre SO2(g) + 4 H+ + 4 e Soufre S(s) + 2 H2O 0,45
Hydrogénosulfite 2 HSO3 + 4 H+ + 4 e Thiosulfate S2O32– + 3 H2O 0,45
Hypobromite 2 BrO + 2 H2O + 2 e Dibrome Br2(l) + 4 OH 0,45
Oxyde d'arsenic (V) As2O5 + 10 H+ + 10 e Arsenic 2 As(s) + 5 H2O 0,43
Hypochlorite 2 ClO + 2 H2O + 2 e Dichlore Cl2(g) + 4 OH 0,42
Acide sulfureux 2 H2SO3 + 2 H+ + 4 e Thiosulfate S2O32– + 3 H2O 0,40
Dioxygène O2 + 2 H2O + 4 e Hydroxyde 4 OH 0,40
Dioxygène 2 O2 + 2 H+ + 2 e Ozone O3(g) + H2O 0,38
Oxyde de bismuth (III) Bi2O3(s) + 6 H+ + 6 e Bismuth Bi(s) + 3 H2O 0,38
Perchlorate ClO4 + H2O + 2 e Chlorate ClO3 + 2 OH 0,37
Perrhénate ReO4 + 8 H+ + 7 e Rhénium Re + 4 H2O 0,368
Antimoniate Sb(OH)6 + 2 H+ + 2 e Antimonite Sb(OH)4 + 2 H2O 0,36
Ferricyanure [Fe(CN)6]3– + e Ferrocyanure [Fe(CN)6]4– 0,36
Permanganate MnO4 + 4 H2O + 5 e Hydroxyde de manganèse Mn(OH)2 + 6 OH 0,34
Cuivre (II) Cu2+ + 2 e Cuivre Cu(s) 0,337
Oxyde d'argent (I) Ag2O + H2O + 2 e Argent Ag(s) + 2 OH 0,34
Hydrogénostannite HSnO2 + 3 H+ + 2 e Etain Sn(s) + 2 H2O 0,33
Uranyle UO22+ + 4 H+ + 2 e Uranium (IV) U4+ + 2 H2O 0,33
Carbonate CO32– + 3 H+ + 2 e Méthanoate HCOO + H2O 0,31
Bismuth (III) Bi3+ + 3 e Bismuth Bi(s) 0,308
Rhénium (III) Re3+ + 3 e Rhénium Re 0,300
Technétium (III) Tc3+ + e Technétium (II) Tc2+ 0,3
Arsenic (III) As3+ + 3 e Arsenic As(s) 0,30
Chlorate ClO3 + H2O + 2 e Chlorite ClO2 + 2 OH 0,29
Cytochrome a ox. Cytochrome a réd. 0,08
Manganate (VI) MnO42– + e Manganate (V) MnO43– 0,27
Diazote N2(g) + 8 H+ + 6 e Ammonium 2 NH4+ 0,27
Chlorure de mercure (I) (calomel) Hg2Cl2(s) + 2 e Mercure 2 Hg(l) + 2 Cl 0,26808
Dihydrogénophosphate H2PO4 + 9 H+ + 8 e Phosphine PH3 + 4 H2O 0,26
Iodate IO3 + 3 H2O + 6 e Iodure I + 6 OH 0,26
Monoxyde de carbone CO + 6 H+ + 6 e Méthane CH4(g) + H2O 0,26
Oxyde de rhénium (IV) ReO2 + 4 H+ + 4 e Rhénium Re + 2 H2O 0,2513
Dioxyde de plomb (I) PbO2 + H2O + 2 e Oxyde de plomb (II) PbO(r) 0,25
Cytochrome c ox. Cytochrome c réd. 0,25
Acide ortho-arsénieux H3AsO3 + 3 H+ + 3 e Arsenic As + 3 H2O 0,24
Trioxyde d'arsenic As2O3 + 6 H+ + 6 e Arsenic 2 As + 3 H2O 0,23
Chlorure d'argent AgCl + e Argent Ag(s) + Cl 0,222
Hydrogénophosphate HPO42– + 10 H+ + 8 e Phosphine PH3 + 4 H2O 0,21
Dioxyde de carbone CO2 + 4 H+ + 4 e Carbone C + 2 H2O 0,21
Carbonate CO32– + 6 H+ + 4 e Carbone C + 3 H2O 0,21
Soufre S(s) + 2 H+ + 2 e Sulfure d'hydrogène H2S(g) 0,17
Oxychlorure de bismuth BiOCl + 2 H+ + 8 e Bismuth Bi(s) + Cl + H2O 0,17
Dioxyde de carbone CO2 + 8 H+ + 8 e Méthane CH4(g) + 2 H2O 0,17
Hydroxyde de cobalt (III) Co(OH)3 + e Hydroxyde de cobalt (II) Co(OH)2 + OH 0,17
Sulfate SO42– + 4 H+ + 2 e Acide sulfureux H2SO3 + H2O 0,172
Cuivre (II) Cu2+ + e Cuivre (I) Cu+ 0,153
Etain (IV) Sn4+ + 2 e Etain (II) Sn2+ 0,151
Nitrite 2 NO2 + 3 H2O + 4 e Protoxyde d'azote N2O(g) + 6 OH 0,15
Soufre S(s) + 2 H+ + 2 e Sulfure d'hydrogène H2S(aq) 0,142
Carbone C + 4 H+ + 4 e Méthane CH4(g) 0,13
Chlorure de cuivre (I) CuCl + e Cuivre Cu(s) + Cl 0,12
Oxyde de nickel NiO(s) + 2 H+ + e Nickel Ni(s) + H2O 0,12
Dioxyde d'étain SnO2 + 4 H+ + 2 e Etain (II) Sn2+ + H2O 0,12
Phosphate PO43– + 11 H+ + 8 e Phosphine PH3 + 4 H2O 0,12
Antimoine (III) Sb3+ + 3 e Antimoine Sb(s) 0,10
Ubiquinone UQ + 2 H+ + 2 e Ubiquinol UBH2 0,1
Oxyde de mercure (II) HgO(r) + H2O + 2 e Mercure Hg(l) + 2 OH 0,098
Tétrathionate S4O62– + 2 e Thiosulfate 2 S2O32– 0,08
Déshydroascorbate Ascorbate 0,08
Cytochrome b ox. Cytochrome b réd. 0,08
Bromure d'argent AgBr + e Argent Ag(s) + Br 0,071
Bi(OH)2+ + 3 e Bismuth Bi(s) + OH 0,07
Etain (IV) Sn4+ + 4 e Etain Sn(s) 0,05
Acide cyanique HOCN + 2 H+ + 2 e Cyanure d'hydrogène HCN(aq) + H2O 0,02
Nitrate NO3 + H2O + 2 e Nitrite NO2 + 2 OH 0,01
Hydronium (proton) 2 H+ + 2 e Dihydrogène H2(g) 0,000
Acide cyanique HOCN + 2 H+ + 2 e Cyanure d'hydrogène HCN(g) + H2O -0,02
Fer (III) Fe3+ + 3 e Fer Fe(s) -0,04
Phosphore blanc P(blanc) + 3 H+ + 3 e Phosphine PH3(g) -0,06
Diazote N2 + 6 H+ + 6 e Ammoniac 2 NH3(g) -0,06
Dioxygène O2 + H2O + 2 e OH + HO2 -0,065
Diazote N2 + 6 H2 + 6 e Ammoniac 2 NH3(aq) -0,09
Chromate CrO42– + 4 H2O + 3 e Hydroxyde de chrome Cr(OH)3 + 5 OH -0,11
Phosphore rouge P(rouge) + 3 H+ + 3 e Phosphine PH3(g) -0,11
Nitrate NO3 + 6 H2O + 8 e Ammoniac NH3(g) + 9 OH -0,12
Phosphate PO43– + 3 H+ + 2 e Phosphite HPO32– + H2O -0,12
Plomb (II) Pb2+ + 2 e Plomb Pb(s) -0,126
Deutéronium (deutéron, 2H) 2 D+ + 2 e Dideutérium D2(g) -0,013
Silicium Si + 4 H+ + 4 e Silane SiH4 -0,14
Etain (II) Sn2+ + 2 e Etain Sn(s) -0,136
Cyanate OCN + 2 H+ + 2 e Cyanure CN + H2O -0,14
Iodure d'argent AgI + e Argent Ag(s) + I -0,15
Pyruvate CH3-CO-COO + 2 H+ + 2 e Lactate CH3-CH(OH)-COO -0,19
Phosphite HPO32– + 8 H+ + 6 e Phosphine PH3(g) + 3 H2O -0,20
Ethanal CH3-CHO + 2 H+ + 2 e Ethanol CH3-CH2-OH -0,2
Arsenic As(s) + 3 H+ + 3 e Arsine AsH3(g) -0,22
Hydrogénophosphate HPO42– + 2 H+ + 2 e Phosphite HPO32– + H2O -0,23
Sulfure de cadmium CdS(s) + 2 e Cadmium Cd(s) + S2– -0,25
Nickel (II) Ni2+ + 2 e Nickel Ni(s) -0,25
Hydrogénophosphite H2PO3 + 7 H+ + 6 e Phosphine PH3(g) + 3 H2O -0,26
Dihydrogénophosphate H2PO4 + 2 H+ + 2 e Hydrogénophosphite H2PO3 + H2O -0,26
Chlorure de plomb (II) PbCl2 + 2 e Plomb Pb(s) + 2 Cl -0,27
Cobalt (II) Co2+ + 2 e Cobalt Co(s) -0,277
Acide phosphoreux H3PO3 + 6 H+ + 6 e Phosphine PH3(g) + 3 H2O -0,28
Acide phosphorique H3PO4 + 8 H+ + 8 e Phosphine PH3(g) + 4 H2O -0,28
Acide phosphorique H3PO4 + 2 H+ + 2 e Acide phosphoreux H3PO3 + H2O -0,28
Dioxygène O2 + e Superoxyde O2 -0,28
Oxyde de cuivre (II) CuO + H2O + 2 e Cuivre Cu(s) + 2 OH -0,29
Fumarate OOC-CH=CH-COO + 2 H+ + 2 e Succinate OOC-CH2-CH2-COO -0,3
Nicotinamide adénine dinucléotide ox. NAD+ + H+ + 2 e Nicotinamide adénine dinucléotide réd. NADH -0,32
Nicotinamide adénine dinucléotide phosphate ox. NADP+ + H+ + 2 e Nicotinamide adénine dinucléotide phosphate réd. NADPH -0,32
Acide phosphorique H3PO4 + H+ + 2 e Hydrogénophosphite H2PO3 + H2O -0,33
Thallium (I) Tl+ + e Thallium Tl(s) -0,336
Cadmium (II) Cd2+ + Hg + 2 e Cadmium (amalgame) Cd(Hg) -0,35
Iodure de plomb PbI2 + 2 e Plomb Pb(s) + 2 I -0,36
Oxyde de cuivre (I) Cu2O(s) + H2O + 2 e Cuivre Cu(s) + 2 OH -0,36
Diazote N2 + 6 H2O + 6 e Ammoniac 2 NH3 + 6 OH -0,40
Cadmium (II) Cd2+ + 2 e Cadmium Cd(s) -0,403
Hydronium 2 H+ + 2 e Dihydrogène H2 -0,40 (pH=7)
Chrome (III) Cr3+ + e Chrome (II) Cr2+ -0,42
Ferrédoxine ox. Ferrédoxine réd. -0,43
Fer (II) Fe2+ + 2 e Fer Fe(s) -0,440
Soufre S(s) + 2 e Sulfure S2– -0,45
Oxyde de bismuth (III) Bi2O3(s) + 3 H2O + 6 e Bismuth 2 Bi(s) + 6 OH -0,45
Nitrite NO2 + H2O + e Monoxyde d'azote NO + 2 OH -0,46
Dioxyde de carbone 2 CO2 + 2 H+ + 2 e Acide oxalique H2C2O4 -0,48
Chlorate ClO3 + H2O + e Dioxyde de chlore ClO2(g) + 2 OH -0,48
Antimoine Sb + 3 H+ + 3 e Hydrure d'antimoine SbH3(g) -0,51
Ammonium 2 NH4+ + 2 e Ammoniac 2 NH3(aq) + H2 -0,55
Oxyde de plomb (II) PbO(r) + H2O + 2 e Plomb Pb + 2 OH -0,58
Sulfite 2 SO32– + 3 H2O + 4 e Thiosulfate S2O32– + 6 OH -0,58
Acide éthanoïque CH3-COOH + 2 H+ + 2 e Ethanal CH3-CHO + H2O -0,6
Sulfite SO32– + 3 H2O + 6 e Sulfure S2+ + 6 OH -0,61
Uranium (IV) U4+ + e Uranium (III) U3+ -0,607
Antimonite SbO2 + 2 H2O + 3 e Antimoine Sb + 6 OH -0,66
Sulfite SO32– + 3 H2O + 4 e Soufre S(s) + 6 OH -0,66
Méta-arsénite AsO2 + 2 H2O + 3 e Arsenic As(s) + 4 OH -0,68
Hydroxyde de nickel (II) Ni(OH)2 + 2 e Nickel Ni(s) + 2 OH -0,72
Hydroxyde de cobalt (II) Co(OH)2 + 2 e Cobalt Co(s) + 2 OH -0,73
Thiosulfate S2O32– + 3 H2O + 4 e Soufre 2 S + 6 OH -0,74
Chrome (III) Cr3+ + 3 e Chrome Cr(s) -0,744
Zinc (II) Zn2+ + 2 e Zinc Zn(s) -0,7618
Zinc (II) Zn2+ + 2 e Zinc amalgamé Zn(Hg) -0,7628
Eau 2 H2O + 2 e Dihydrogène H2 + 2 OH -0,8277
Nitrate 2 NO3 + 2 H2O + 2 e Tétraoxyde de diazote N2O4(g) + 4 OH -0,85
Hydrogénostannite HSnO2 + H2O + 2 e Etain Sn(s) + 3 OH -0,909
Chrome (II) Cr2+ + 2 e Chrome Cr(s) -0,913
Sulfate SO42– + H2O + 2 e Sulfite SO32– + 2 OH -0,93
Tétrafluoroborate BF4 + 3 e Bore B(s) + 4 F -1,04
Tétraaminozinc (II) [Zn(NH3)4]2+ + 2 e Zinc, ammoniac Zn(s) + 4 NH3 -1,04
Phosphate PO43– + 2 H2O + 2 e Phosphite HPO32– + 3 OH -1,05
Etain Sn(s) + 4 H+ + 4 e Hydrure d'étain (IV) SnH4 -1,07
Manganèse (II) Mn2+ + 2 e Manganèse Mn(s) -1,185
Zincate dihydrate (ZnO2•2H2O)2– Zn(OH)42– + 2 e Zinc Zn(s) + 4 OH -1,199
Zincate ZnO22– + 2 H2O + 2 e Zinc Zn(s) + 4 OH -1,215
Hexafluorure de silicium SiF62– + 4 e Silicium Si + 6 F -1,24
Hydroxyde de zinc (II) Zn(OH)2 + 2 e Zinc Zn(s) + 2 OH -1,249
Oxyde de zinc (IV) ZnO2 + H2O + 2 e Zinc Zn(s) + 2 OH -1,260
Arsenic As(s) + 3 H2O + 3 e Arsane (hydrure d'arsenic) AsH3(g) + 3 OH -1,37
Sulfure de zinc ZnS + 2 e Zinc Zn(s) + S2– -1,44
Aluminium (III) Al3+ + 3 e Aluminium Al(s) -1,662
Silicate SiO32– + 3 H2O + 4 e Silicium Si(s) + 6 OH -1,697
Uranium (III) U3+ + 3 e Uranium U(s) -1,798
Béryllium (II) Be2+ + 2 e Béryllium Be(s) -1,847
Dihydrogène H2 + 2 e Hydrure 2 H -2,23
Hydroxyde d'aluminium (III) Al(OH)3 + 3 e Aluminium Al(s) + 3 OH -2,31
Magnésium (II) Mg2+ + 2 e Magnésium Mg(s) -2,372
Hydroxyde de magnésium Mg(OH)2 + 2 e Magnésium Mg(s) + 2 OH -2,690
Sodium (I) Na+ + e Sodium Na(s) -2,714
Hydroxyde de baryum Ba(OH)2 + 2 e Baryum Ba(s) + 2 OH -2,81
Calcium (II) Ca2+ + 2 e Calcium Ca(s) -2,868
Hydroxyde de strontium (II) Sr(OH)2 + 2 e Strontium Sr(s) + 2 OH -2,88
Strontium (II) Sr2+ + 2 e Strontium Sr(s) -2,899
Baryum (II) Ba2+ + 2 e Baryum Ba(s) -2,912
Potassium (I) K+ + e Potassium K(s) -2,931
Hydroxyde de baryum (II) BaOH2 + 2 e Baryum Ba(s) + 2 OH -2,99
Hydroxyde de calcium Ca(OH)2 + 2 e Calcium Ca(s) + 2 OH -3,02
Césium (I) Cs+ + e Césium Cs(s) -3,026
Lithium (I) Li+ + e Lithium Li(s) -3,0401
Diazote 3 N2 + 2 H+ + 2 e Acide hydrazoïque 2 HN3 -3,09
Diazote 3 N2 + 2 e Azoture 2 N3 -3,40

5 Références

  1. On peut se demander ce que viennent faire ici les gaz parfaits ! En fait, on devrait plutôt écrire R = NA.kB, où NA = 6,022.1023 mol–1 est le nombre d'Avogadro et kB = 1,3806.10–34 J.K–1 est la constante de Boltzmann. Cette dernière apparaît dans une formule à chaque fois qu'une grandeur statistique thermodynamique est évaluée. On pourrait tout aussi bien écrire l'équation de Nernst sous la forme : [math]E = E^0 + \frac{k_BT}{ne}\; \ln{ \frac{a_{Ox}}{a_{Red}} }[/math]
  2. CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide, 88th edition (2007-2008). ISBN 978-0-8493-0488-0
Merci à Sébastien Bruneau, Hadrien Theveneau pour cette contribution, et à Maurice Cosandey pour sa relecture.