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Spontaneité du processus de corrosion et introduction au diagramme de Pourbaix

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Commençons des conférences 19. Donc, lors de la dernière conférence, nous avons commencé à discuter de la ah ah nickelcorrosion ; je voudrais dire que c'est si le nickel se corrode en solution aparticulaire. Et l'énoncé du problème était: si vous voyez l'énoncé du problème, il s'agit de l'énoncé du problème. Nous devons calculer la tendance théorique du nickel à corroder dans l'eau déaerée pH 8. Supposons que les produits de corrosion sont H 2 et Ni OH entier 2 et que nous avons la pression de température de données 298 Kelvin et 1atmosphère ah. Le produit de solubilité de l'hydroxyde de nickel est de 1,6 à 10 à la puissance moins 16 et le potentiel de réduction standard du nickel ah est moins 0,25 volt. Et nous avons fait ces calculs, vous pouvez revenir en arrière et voir ces calculs ; vous avez voulu voir quelle est la concentration de l'ion nickel qui pourrait être présente ah dans la solution, quand nous avons cette formation de produit de cette ah Ni OH 2. Et quand on a [ naoh/nioh ] Ni OH entier 2 et ce Ni OH entier 2 se dissocie en Ni plus et en OH minusions. Et nous connaissons le pH de la solution et du pH nous pouvons calculer ce qui est la concentration de l'ion hydrogène et ensuite nous pouvons aussi calculer la concentration de OH minusion. Et cette concentration sera en équilibre, tel que défini par le produit de solubilité du Ni OHwhole 2. Maintenant, si vous voyez que puisque le pH est de 8 ; ainsi, vous savez que la concentration d'ion hydrogène est de 10 à la puissance moins 8. Et comme la concentration d'ions hydrogène le produit de H plus et de OH moins la concentration d'ions est de 10 à la puissance moins 14. Donc, on obtient la concentration de OH en présence d'ions OH moins la concentration d'ions à 10 pour la puissance moins 6. Et maintenant, il faut regarder cette équation particulière qui parle de l'équilibre entre le Ni plusplus et le OH moins. Et ah c'est former Ni OH entier 2 et ce Ni OH entier 2 a la constante de dissociation de renégocit ; alors, nous commençons d'ici. Si nous voyons ce Ni OHwhole 2, il peut avoir un équilibre entre Ni plus plus 2 OH moins. Maintenant nous savons que la concentration de thatOH moins dans la solution est de 10 à la puissance moins 6.Maintenant, de K SP la considération serait égale à la concentration de Ni OH 2 OH entier 2 dividedby entier 2. Donc, maintenant, il s'agit d'un produit solide qui précipite. Donc, nous pouvons considérer être 1 et puis nous obtenons le Ni plus la concentration d'ions qui est K SP divisé par OHion entiers 2. Donc, ici il devrait être fait une erreur ; donc, ce 2 devrait être ici squareparce que nous étudions la constant.Donc, maintenant, si on le sait, on connaît K SP 1.6 dans 10 à la puissance moins 16 et ici 10à la puissance moins 6 carrées. Donc, il finit de 1,6 en 10 à la puissance moins 4. Donc, je mets une unité de concentration d'unité qui pourrait être mole par centimètre cube. Maintenant, oncewe have this then then we are présumons that nickel is corroding. Donc, si on a une électrode, si on voit cette électrode, on a une électrode à hydrogène et une électrode latérale isnickel. Et lorsque le nickel se dissout et que, bien sûr, il forme le Ni OH entier 2. Maintenant que le nickel se dissout et que l'hydrogène est en évolution, il s'agit de l'évolution de H 2. Donc, l'hydrogène plus plus 2e est égal à H 2 ; cette réaction cathodique a lieu sur cette électrode particulière. Maintenant, si nous avons une connexion likethis ah avec le pont de résolution, alors si nous les connectons, le courant devrait s'écouler de cette façon à cette façon. Donc, c'est une fin positive, c'est mon extrémité négative ; donc, ce sera ma cathode et ce sera mon anode. Donc, cette cellule reproduit aussi la situation ici ; comment elle se réplique? Parce que dans ce cas, j'ai une solution avec un pH 8 et inque nous avons une pièce de nickel. Donc, cette pièce de nickel forme une demi cellule qui est similaire à cette dernière et l'évolution de l'hydrogène à la surface de la pièce de nickel imite l'hydrogénée de l'autre côté. Donc, c'est la solution et c'est la solution ; ici, ces deux demi-électrodes ont été des électrodes ont été brisées. Donc, l'ensemble de la réactionest divisé en 2 moitiés ; cela signifie que 2 demi-réactions de cellules qui est un côté est Ni moins 2 égal au Ni plus un autre côté est ce one.Maintenant, quand nous avons cette situation parce que nous supposons qu'il y a un nickel est corroding.Donc, alors ce côté devrait être toujours positif ; ce côté devrait être toujours négatif. Donc, maintenant, le potentiel E 1 qui est mis en place sur ce côté droit devrait être plus grand que le potentialiste du côté gauche et ce potentiel, pour notre convention, c'est que nous allons prendre le potentiel réducteur. Donc, E 1 qui est une réduction potentialpour H plus aller au potentiel de réduction H 2 et E 2 pour Ni plus plus aller au Ni. Andin ordre d'avoir du nickel allant dans le Ni plus plus ; donc, le E 1 devrait être E 2 et si E 1est supérieur à E 2 ; ainsi, le potentiel de cellule qui est del E n'est rien, mais E 1 moins E2 devrait être positif. Et si c'est positif, alors nous voyons que puisque nous savons que del G pour cette action est égal à rien, mais moins n F del E sur le potentiel cellulaire. Et si c'est positif, alors del G serait négatif et une fois que nous aurons del G pour être negativealors on peut dire que la réaction est spontanée. Et comme nous envisageons le nickel, la dissolution du nickel est spontanée ou la corrosion du nickel est spontanée. Maintenant, notre principal intérêt devrait être de découvrir le potentiel de réduction de ce côté et le potentiel réducteur de ce côté; ainsi, voyons. Maintenant, nous avons toutes les idées toutes les données de la concentration d'ions becausenickel que nous savons qui est de 1,6 à 10 à la puissance moins 4 unités ; wecan considère l'unité molaire de la taupe désolé nous pouvons considérer l'unité molaire. Donc, maintenant, H plus est égal à 10 à la puissance moins 8 ; maintenant, voyons quel potentiel il pourrait obtenir .Donc, E 2 égal à rien, mais E Ni plus plus Ni égal à E 0 Ni plus plus Ni plus RT by2 F ; puisque 2 électrons sont impliqués pour cette réaction de réduction ln Ni plus la concentration d'ions qui est la concentration d'ions de nickel et de nickel qui est la métal.Donc, nous savons moins 0,25 volt et s'il s'agit de 298 Kelvin et 1 pression atmosphérique. Donc, cette quantité particulière devient 0,0591 ; nous avons calculé avant, 2 et ce becomesthen log parce que lorsque nous prenons le log dit 2.303 que le facteur de conversion de lon à log doit être multiplié par RT par facteur F. Donc, ceci devient moins 0,25 plus 0,0591 de 2 log1.6 en 10 à la puissance moins 4. Donc, on obtient la valeur ; de sorte que la valeur devient ; donc le thisdevient divisé par 2 en 0.0591 de 2 moins 0,25 moins 0,112 volt égal à moins 0,362volt; ainsi, E 2 n'est rien, mais beaucoup. Maintenant, on peut calculer E 1 qui est cette voie d'évitement, mais E H 2 égale à moins 0,0591 pH. Nous l'avons fait cette calculationavant car E 0 H plus H 2 égal à 0. Ainsi, E 1 devient moins 0,0591 en 8 ; ainsi, moins 0,473 volt. Donc, del E serait égal à E 1 moins E 2 qui est moins 0,473moins 0,362 plus serait égal à 0,111 volt avec un signe moins, il s'agit d'un signe moins ci-ap.Donc, del G pour l'ensemble du changement d'énergie libre pour le système et l'ensemble de la réaction isNi plus 2 H plus égal au Ni plus plus H 2 ; il s'agit de la réaction globale. Donc, pour que le changement soit moins n F del E et ici n est égal à 2 ; so 2 into 96500 into0.111 volt et puisqu'il y a un signe moins ici. Donc, il devient plus à égal à plus21384.4 joule et n'oubliez pas que c'est un signe plus. Donc, pour un processus spontané del G aurait dû être inférieur à 0 ; comme nous l'avons vu avantsi nous voyons ah cette partie vous voyez c'est la section dont je parle. Donc, del G negativemeans spontané del G positif n'est pas spontané. Donc, maintenant nous obtenons spontanément et del G positif non spontané et ici nous obtenons le G positif. Donc, c'est définitivement le ; ce processus particulier devient non spontané ; c'est l'hypothèse que le nickel va corroder cette supposition ne tient pas true.Donc, si ce processus particulier n'est pas spontané, alors le processus inverse devrait être spontaneous.Donc, l'ion nickel se réduit plutôt ; la corrosion du nickel n'est donc pas possible dans l'état actuel. Maintenant, voyons, c'est la ah dans l'orderto pour savoir si le nickel se corrode ou non ; nous faisons les calculs et toutes ces considérations à partir d'ici. Si vous voyez ah cette section cette particule, nous voyons que beaucoup de calculs et finalement, notre intérêt principal est de déterminer si del G est négatif pour le processus ou del G est positif pour le processus.Maintenant, voyons si nous maintenons ah tous les autres Ni OH particulier 2 qui est rémingand si la température est fixe. Donc, si nous maintenons cette constante K SP particulière de Ni OH entier 2 n'est pas en train de changer. Donc, il reste de 1,6 à 10 à la puissance moins 16 et si on change pH; disons que le pH devient 3, voyons ce qui se passe .Donc, si le pH devient 3, alors je peux trouver H plus la concentration d'ions ou je peux faire une différence de direction. Comme nous avons vu le pH plus p OH égal à 14, le pH est égal à 3 plus p OH equalto 14. Donc, p OH égal à quatorze moins 3 égal à 11 .Donc, ceci peut me donner la concentration de p OH moins ion est égal à 10 à la puissance moins 11. Maintenant K SP reste la même ; donc Ni plus plus OH moins entier 2 égal à K SP equalto 1.6 into 10 à la puissance moins 16. Donc, cette fois-ci, la concentration de l'ion nickel est de 10 à la puissance moins 16 divisée par 10 à la puissance moins 11 ; 2 est de 10 à 10 à la puissance moins 22 moins 16 à 10 à la puissance ah 6 ; il s'agit du niveau de concentration de l'ion nickel dans cette solution.Ainsi, nous pouvons à nouveau calculer E 2 ; E 0 qui est moins 0,25 plus 0,0591 par 2 log Ni la concentration d'ions plusplus et ce côté devient un pH est un pH égal à 3. Donc, j'ai un ouldget de 0,0591 à 3 ; ça va à moins 0.1773 ou je peux simplement dire 0,1 volt et le thisside devient plus. Donc, cette consultation devient de 1.6 à 6 ; 0,183 ; donc ça devient moins 0,25 ; 0,07 volt. Maintenant, si j'essaie de trouver del E est égal à E 1 moins E 2. Donc, ça devient ok ; donc on peut trouver de nouveau del E et ensuite del beco [ mes ]-del E devient 0,177 moins ou qui va devenir 0,07 qui va à ah 0.107. Donc, je continue à voir que j'ai une valeur de négatif del E. Donc, même à un pH de 3 ; ce qui est très acidicje pourrait voir si ces données contiennent d'autres données ; d'autres données détiennent d'autres données ne sont que la façon dont nous avons envisagé, encore nous pourrions voir que la del E devient négative. Ainsi, le delE devient négatif signifie que del G devient positif. Donc, là encore, il devient non spontaneousnon spontané. Donc, cela signifie que nous devons faire un ensemble de calculs pour voir si del G devient négatif ou positif. Just likethat we can have other calculs, but instead of doing this ; this entire calculs tosee indiquant si le del G devient négatif pour un processus de corrosion particulier, nous pouvons alsoavoir une autre voie pour comprendre si le système ou le métal se corrode dans le système d'eau ou non ; lorsqu'il est trempé dans une atmosphère avec un certain pH. Donc, cette information peut être obtenue à partir d'un diagramme particulier appelé pourbaix diagram.Donc, ce diagramme pourbaix n'est rien, mais ah un tracé entre le pH et le potentiel. Lorsque ametal est exposé à un milieu aqueux et chaque fois que nous parlons d'un métal est exposé à un milieu aqueux ; nous prenons les espèces suivantes: oxygène, H 2 O, H plus ion, OH moins ion et bien sûr, métal et métal plus l'ion ou plutôt si nous ne savons pas ce qui est l'oxydant ; nous pouvons considérer n plus ion. Donc, M n plus ce M n'est rien, mais le métal ; maintenant que nous avons l'existence de l'ion métallique, alors il pourrait y avoir possibilité de formation de m oxygène n cet oxyde peut former ou M OH entier n, cet hydroxyde peut form.Donc, généralement ces oxydes ou hydroxydes ils ont un produit de solubilité très faible et thatis ce qu'ils ont tendance à s'installer. Donc, maintenant, chaque fois que nous exposons un métal dans ce système contenant de tels ions, il pourrait y avoir la possibilité que l'oxygène n'est pas présent, l'ion buthydrogène serait toujours là. Maintenant il pourrait y avoir une possibilité de présence d'oxygenet bien sûr, une fois que vous avez un métal il pourrait y avoir une possibilité de formation de métalion et si la situation du système le permet, nous pouvons avoir de l'oxyde ou de l'hydroxide.Donc, cette fois nous pouvons avoir la stabilité de différentes phases par exemple, cette phase de phase ou cette phase et cette phase même celle-ci. Toutes ces phases nous pouvons avoir des informations de ce diagramme et nous sommes aussi en train d'oublier une autre espèce importante qui est hydrogénée 2. Donc, il pourrait y avoir une possibilité d'évolution de l'hydrogène aussi lorsqu'un métal est trempé dans un milieu anaqueux ; comme le zinc lorsqu'il est exposé à la HCL diluée, où nous avons ah pHless que 7 de son acide, alors nous voyons que les formes de bulles d'hydrogène et bien sûr, Ni plus les formes ioniques. Donc, c'est un diagramme de stabilité entre le pH et le potential.Donc, ce diagramme a 2 axes un axe devient ce pH, un autre axe devient un potentiel de whichis en volt et ceci est à un pH qui est un nombre. Maintenant, on peut avoir une sorte de diagramme pourbaix de certains métaux ; on peut voir une sorte de ce genre de diagramme, on peut avoir un diagramme comme celui-ci, on peut avoir un diagramme comme celui-ci, c'est E par rapport à pH also.Donc, ce diagramme si on voit attentivement alors on verra que c'est le métal, c'est le métalion et c'est l'hydroxyde de métal n ou M 2 o N ; ainsi, ce genre de frontière que nous pouvons avoir. Si nous regardons ce schéma, alors nous pouvons faire en sorte que le métal se corrode ou non ; ainsi, c'est le bénéfice de ce diagramme. Donc, notre prochain niveau de compréhension serait comment construire ce diagramme et quels sont les informations que nous pouvons enlever de ce diagramme? Et souvenez-vous de ce diagramme placea très important rôle en électrochimie et spécialement dans la corrosion parce que dans la corrosion, vous entendrez que le métal est passivante et ce diagramme peut aussi vous indiquer si le métal serait en fait passivate ou not.Donc, ces informations nous pouvons certainement nous enlever de ce diagrem et il nous permet aussi de découvrir la tendance du métal à rester en métal ou en ion métallique, ça signifie, la corrosion ou l'état de passiver ; sans aller pour le calcul détaillé de la façon que nous avons fait pour le nickel. Donc, notre prochain sujet serait le diagramme pourbaix ; nous allons poursuivre notre discussion lors de notre prochaine conférence.