Les diagrammes de Pourbaix, également connu sous forme de diagrammes de pH potentiels, jouent un rôle important dans l'électrochimie et de la corrosion science. Le scientifique russe Marcel Pourbaix est venu avec l'idée de ces diagrammes en 1938, et ils indiquent les phases potentielles stables de systèmes électrochimiques aqueux. Connaître et prévoir les taux de divers métaux de corrosion en contact avec des liquides avec des valeurs de pH variables peuvent améliorer la sécurité et la durée de vie des navires et des plates-formes offshore. Vous pouvez créer un diagramme pour les métaux et leurs espèces oxydées pour trouver quelles espèces sont thermodynamiquement stables à différentes valeurs de potentiel d'électrode et de pH.
Instructions
1 Dessinez deux axes, une verticale et une horizontale. Étiqueter l'axe vertical ou axe des y avec «Ee», qui représente le potentiel d'équilibre, également connu sous le potentiel réversible et est l'état d'équilibre entre les deux états d'oxydation d'un même élément chimique. Le potentiel d'équilibre est une variable et varie avec la température, la concentration et les variations de pression. L'axe horizontal représente le pH. L'origine des axes est le niveau zéro pour le pH et -2 ou -1,8 pour le Ee. Marquez l'axe-y toutes les 0,2 unités. Indique l'axe du pH à des niveaux à partir de 0 à 16 Ee est mesurée en volts, tandis que le pH est mesuré en unités.
2 Trouver le nombre de réactions cathodiques possibles pour l'eau. Il y a deux réactions cathodiques, de sorte dessiner deux lignes représentant ces réactions. Une ligne commence à partir de zéro sur l'axe des y et diminue à mesure que le pH augmente. La deuxième ligne commence au niveau de 1,2 sur l'axe y et descend lorsque le pH augmente. Ces lignes sont les mêmes sur tous les diagrammes de Pourbaix, quel que soit le métal qui est en cours d'étude.
3 Établir le nombre d'espèces oxydées pour le métal que vous étudiez. Utiliser l'équation Nerst pour chacune des espèces oxydées pour calculer le potentiel d'équilibre.
L'équation Nerst établit la valeur de l'équilibre Ee potentiel:
Ee = E0 -2,303 RT / zF x log (réduit) / (oxydé)
Dans cette équation "E0" est le potentiel standard. "R" signifie la constante universelle des gaz et est égale à 8,3145 J K-1 mol-1. "T" est la température absolue, «z» représente le nombre de moles d'électrons qui participent à la réaction, tandis que les "F" est la constante de Faraday égale à 96,485 C par mole d'électrons. La notation "réduite" signifie toutes les espèces qui sont réduites dans la réaction d'électrode, tandis que "(oxydé)" représente les espèces oxydées.
4 Obtenir les valeurs de Ee pour chaque espèce du métal que vous étudiez. Le potentiel d'équilibre dépend du pH. Calculer le Ee pour les différents niveaux de pH et de tracer vos résultats dans le diagramme. Le métal sera à l'abri de la corrosion lorsque dans des conditions qui sont sous toutes les lignes que vous dessinez dans le diagramme de Pourbaix.
Conseils et avertissements
- Utiliser une calculatrice scientifique qui a une fonction qui calcule les logarithmes. Un tel calculateur contient un bouton "log".