Calcul du potentiel de réduction standard à pH = 7 (conditions physiologiques) du couple rédox (2H+ / H2)
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Voir l'énoncé.

1. Principe

Le couple rédox qui sert de référence en thermodynamique est le couple (2H+/ H2).

Pour mesurer le potentiel rédox standard du couple (2H+/ H2) à pH = 7, il est donc nécessaire de disposer d'une électrode de référence avec le même couple à pH = 0. C'est l'électrode de référence absolue.

La pile est donc constituée de 2 électrodes à hydrogène (voir le schéma ci-dessous) :

  • L'électrode de référence absolue plonge dans de l'eau à pH = 0 (<=> [H3O+] = 1 M). Par convention : E°(2H+/ H2) = 0 V.
  • L'électrode de référence des biologistes plonge dans de l'eau à pH = 7 (<=> [H3O+] = 10-7 M). Avec : E°'(2H+/ H2) = - 0,42 V.

Ces valeurs de potentiel rédox standard permettent d'orienter les réaction d'oxydo-réduction pour chacune des deux demi-piles :

  • Electrode de référence absolue : 2 H+ + 2 e- <=> H2
  • Electrode de référence des biologistes : H2 <=> 2 H+ + 2 e-

2. Calcul de E°'(2H+/ H2) avec la relation de Nernst

  • La concentration du gaz hydrogène ([H2]) dans l'électrode est traduite pas son activité (a(H2)) qui est le rapport des pressions partielles avec p0(H2) puisque l'hydrogène est le gaz standard en thermodynamique : [H2] = a(H2) = p0(H2)/p0(H2) = 1
  • Enfin, il faut faire attention à : [H+]2 = (10-7)2 = 10-14

On trouve la valeur : E0' = - 0,42 V avec T = 25°C ; R = 8,32 J.°K-1.mol-1 ; F = 96500 C.mol-1 ; n = 2 électrons échangés.

Force proton motrice constante equilibre reversibilite ATP synthase oxydo reduction biochimej
Couple rédox (2 H+/ H2) (NAD+/ NADH)
[H+] = 1 M <=> pH = 0 E0 = 0 V par convention E0 = - 0,113 V
[H+] = 10-7 M <=> pH = 7 E0' = - 0,42 V E0' = - 0,32 V

Conclusion capitale qui explique le sens des réactions dans la cellule : à pH 7 (pH physiologique), le couple (2 H+/ H2) réduit le couple (NAD+/ NADH).

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