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Construction du diagramme de Pourbaix

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Commençons la conférence 20. Voir dans le prochain couple de conférences que nous discuterons de Pourbaixdiagramme, nous avons déjà commencé à examiner le diagramme de Pourbaix parce qu'il s'agit d'une importante fonction importante en électrochimie. Et quand on regarde la corrosion, alors la compréhension du diagramme de Pourbaix est très essentielle. Maintenant, comme nous l'avons dit que le diagramme de Pourbaix n'est rien, mais le tracé de stabilité entre les différentes phases entre l'intrigue de E contre P H, c'est le diagramme de la ah Pourbaix, c'est essentiellement la stabilité diagram.Maintenant, chaque fois que nous parlons du diagramme de Pourbaix, nous devons comprendre certains faits, et ce sont ces faits? Un, nous ne considérerions que les réactions impliquant l'oxygène, H 2 O, H plus, OH moins, l'ion métallique, l'ion métallique métallique, l'hydroxyde de métal ou l'oxyde métallique. Donc, ici nous ne parlons que de ce genre qui serait plusieurs oxydes complexes impliquant ces manyespèces et n'oublions pas que nous ne considérerons aucune autre espèce. La deuxième partie, nous considérerions les réactions et ces réactions peuvent être classées en 4 étapes de réactions majeures une réaction, bien sûr, mais qui affecterait indirectement le P H du système, mais qui ne sera pas tracée sur le diagramme de Pourbaix. Et la réaction n'implique que le métal et l'ion métallique que certaines réactions impliquent l'ion hydrogène, H 2 O, ce qui signifie, ce qu'un métal, un ion métallique ou un hydroxyde de métal hydroxyde sur oxyde métallique. Et certaines réactions impliqueraient le métal, H 2 O, l'ion hydrogène et l'oxyde métallique d'hydroxyde de métal, mais entre ces 2 derniers cas un cas nous verrons qu'il n'y a pas d'électronsimplication pour ces réactions particulières, mais d'autres cas nous avons une implication des électrons involvementof électron. Alors, classons ces réactions, nous catégorisons ces réactions d'action réelle une réaction par exemple, dans l'eau que nous sométimewe de dissoudre du dioxyde de carbone qui peut réagir avec H 2 O et la forme H 2 CO 3. Donc, j'ai dit que cette réaction ne peut pas être tracée dans le diagramme ah ah Pourbaix d'un métal, butactuellement chaque fois que nous avons ceci est un acide, cet acide aurait ceci est l'acide faible, mais il conduirait à fixer un certain P H du système qui peut affecter la corrosion et c'est un acide typique qui affecte la corrosion des barres d'armature, c'est-à-dire la réinjection dans le qui est essentiellement incorporé dans le mélange de béton. Mais cette réaction particulière si vous voyez, elle n'implique pas de métal, pas d'involvementde métal. Donc, c'est une sorte de type 1, je peux dire que c'est une réaction de type 1. Maintenant, le type-2réaction par exemple, le métal I peut avoir n plus plus ne égal à M, M est le métal et maintenant, puisque je ne sais pas ce qui est le numéro d'oxydation alors n plus par exemple, s'il est acopper cuivre plus plus aller au cuivre n devient 2 Fe plus 3 allant à Fe n becomes3 comme cette façon nous pouvons avoir la valeur de n. Donc, n est fondamentalement rien, mais l'oxydant. Donc, c'est ah cette réaction particulière que vous voyez avec soin, cela dépend du potentiel pourquoi parce que cette réaction peut être expressédée en termes d'équation de Nernst, mais cette réaction particulière n'est pas involveany H plus ion. Donc, cet ion H plus n'est pas impliqué, alors le P H de cette particule pour cette réaction particulière n'aurait aucun effet. Donc, on peut dire que c'est une fonction de potentiel, mais ce n'est pas une fonction de la concentration d'ions hydrogène. Donc, c'est la fonction de e, mais non une fonction de l'ion hydrogène ou non une fonction de P H. Donc, on a une présence d'ions hydrogène que nous pouvons exprimer en termes de P H c'est ce que nous appelons type2 .Nous pouvons avoir une autre réaction par exemple, ah laissez-nous dire que je peux avoir M qui peut réactavec 2 H 2 O il peut aller à M OH entier 2 plus 2 H plus plus 2 e et que le temps n est basically2, c'est une autre réaction que nous pouvons considérer que peut se produire dans l'eau quand un métal est exposé à l'humidité ou à l'eau atmosphérique. Donc, maintenant, nous voyons ici que nous l'avons ici alsowe peut exprimer cette réaction particulière en termes de Nernst équation RT 2F puisque nombre d'électrons impliquent pour cette réduction des processus 2F 2 ln activité de l'oxydant. Maintenant, ici la partie oxydante est cette partie et la partie réductrice est cette partie, je peux écrire cette réaction particulière au contraire. Donc, M OH entier 2 plus 2 H plus plus 2 e equalto M plus 2 H 2 O. Donc, maintenant, ici M a 2 plus, le 2 plus allant à 0. Donc, c'est une réduction isa donc, ce processus de réduction que nous pouvons exprimer en termes de M OH entier 2 a Hplus à la puissance 2, a M a H 2 O ceci a n'est rien, mais l'activité que je peux exprimer thisin ce formulaire. Il est intéressant de noter que cette équation particulière que nous exprimons en termes d'équation de Nernst devient une fonction du potentiel. Toutefois, si nous considérons ces produits comme tels, nous considérons qu'il s'agit d'un hydroxyde particulier qui se dépose ou s'y dépose, car il est très peu soluble dans la solubilité du produit. Donc, ce thingif particulier que nous considérons comme pur et solide. Donc, je peux considérer l'activité comme un andif nous avons considéré que c'est une eau pure que nous sommes en activité un métal bien sûr, c'est de l'anactivité pure. Donc, cette équation nous pouvons écrire en termsof E 0 plus RT 2F ln activité de H plus nous pouvons écrire. Nous pouvons donc exprimer cette réactionvia cette équation de Nernst. Donc, vous voyez qu'il est fonction du potentiel à la sametime qu'il est une fonction de H plus les présents ou la fonction de P H. Cette réaction est donc la catégorie de type 3. Maintenant nous avons une autre réaction qui est alsopossible où disons que c'est 1, c'est 2, c'est 3, maintenant nous en avons un de plus, whichis M 2 plus plus 2 H 2 O il peut aller à M OH entier 2 plus 2 H plus. Donc, cette réaction wecan a aussi, où vous voyez qu'elle n'implique aucun électron. Donc, s'il n'y a pas d'implication d'électrons, nous ne pouvons pas exprimer l'équilibre de cette réactionen termes de potentiel que nous ne pouvons pas exprimer, mais c'est la réaction chimique. Donc, cette réaction chimique peut être exprimée en termes de constante d'équilibre qui n'est rien, mais activité du produit. Ainsi, les activités M OH entier 2 H plus activité carrée de M 2 plus une activité de H 2 O carré. Donc, si nous voyons cette réaction ce réaction.Donc, si nous considérons la réaction à l'avant. Donc, je peux exprimer K comme ça, qu'elle soit tournée vers l'arrière, peu importe parce que c'est une constante d'équilibre, je peux écrire ça. Une fois que nous écrivons ceci alors nous pouvons aussi simplifier cette équation, cette équationpeut être écrite log K égale à ce que nous avons mentionné M OH s'établir. Donc, c'est un solide et trop pur. Donc, M OH entier 2 nous pouvons considérer 1, a H 2 O encore nous pouvons considérer 1 becauseit est une eau pure, puis il va à l'équation se boit à l'activité de log de H plus, activityof M 2 plus ceci. Donc, je peux écrire si je convertit l'intoconcentration d'activité en supposant qu'elle maintient une solution idéale. Donc, en cas de solutionactivité idéale se concentre donc, ce cas je peux écrire log 2 moins log 2 plus. Maintenant wesee que dans cette dernière équation devient je peux le mettre en P H parce que ce n'est rien, mais moins de P H avec un signe 2 parce que 2 serait ici moins log de M plus 2 plus concentration.Donc, c'est une équation qui peut décider de la stabilité de M 2 plus et de la stabilité de M OHwhole 2. Mais cette réaction particulière ne contient pas de potentiel. Donc, le potentiel ne peut pas décider de cette réaction particulière, de potentiel cannottell me la stabilité de cette réaction particulière parce qu'il n'implique pas d'acceptanceou d'électron ah si le système n'est pas aussi ah donnant des électrons. Donc, il n'y a pas de réactions oranodiques cathodiques dans toute cette réaction. Donc, c'est la fonction de P H de P H parce que nous avons ici P H, mais ce n'est pas une fonction de potentiel. Donc, c'est de type 4. Donc, cette équation devient de type 4. Donc, l'équation de type 4 peut être exprimée avec ceci. Maintenant, chaque fois que nous avons cette équation, par exemple, des équations comme celle-ci, une équation comme celle-ci et, finalement, nous sommes en ébullition avec 2 nous obtenons des équations ou des équations comme celle-ci, ces équations nous permettent de tracer le diagramme de Pourbaix et nous permettent également de découvrir la stabilité de M 2plus M ou de l'hydroxyde de M parce que nous n'envisageons ici que l'hydroxyde nous pouvons aussi avoir des réactions impliquant des oxydes métalliques aussi. Nous avons eu 4 types de réactions, mais surtout nous envisageons le type 3 pour le type-4. Donc, ces réactions nous sommes prévenant à se produire dans le système aqueux et cela conduirait au tracé de l'e contre P H et de ce qui nous donnerait le diagramme de Pourbaix. Il est intéressant de noter que le diagramme de Pourbaix ne sera pas complet si nous ne considérons pas 4 réactions impliquant seulement l'oxygène, la dissolution de l'oxygène du cours, l'hydrogène, l'ion hydrogène et 2 autres espèces qui sont O H moins et H 2 O.So, maintenant, nous pouvons avoir 4 autres réactions impliquant H plus, O H moins, O 2, H 2 O, H 2. Donc, les espèces de this5 peuvent avoir les réactions suivantes: 1. H plus plus 2 e égal à H 2, 2. O 2 plus4 H plus plus 4 e égal à 2 H 2 O, 3. O 2 plus 2 H 2 O plus 4 e égale 4 OH moins et 4. H 2 O plus 2 e égal à H 2 plus 2 H moins. Maintenant vous voyez les 4 réactions que nous avons alreadydiscutées avant que ces 2 réactions ne soient possibles dans P H moins de 7 ; cela signifie que la médiumet acide et ces 2 réactions sont possibles lorsque P H est supérieur à 7 neutre ou à base de base. Maintenant toutes les 4 réactions que vous voyez que les électronssont impliquées et toutes les 4 réactions que nous avons H plus présence ionique dans ces 2 cas et présence de OH minusion. Maintenant que nous avons H plus ou OH moins nous pouvons exprimer l'équation de Nernst entre les potentiels aussi bien que P H. Donc, maintenant, les 4 réactions sont fonction de la fonction potentialand de P H. Donc, dans ces 2 cas, c'est une fonction de P OH qui peut être writtenin la forme de P H maintenant ces calculs que nous avons fait avant que vous ne reveniez et que vous verrez que les 4 réactions que nous avons essayé de mettre au point le potentiel de réduction en fonction du potentiel de réduction standard et du PH de la solution et aussi nous avons essayé de tracer ces réactions en fonction de P Hwe si vous allez revenir vous pouvez avoir un look à nouveau .Donc, mais ces 4 réactions aussi R fonction du potentiel et de la fonction de H, c'est-à-dire, logiquement nous avons 2 Types de réactions qui impliquent 3 types, dont un potentiel, donc, ce qui signifie, 3 type, type-1 seulement dépendant du potentiel, mais P H indépendant, deuxième type dépendant potentiel et P H dépendant et troisième typepotentiel indépendant et P H dépendant. Donc, ce 3 nous permettrait de trouver un Pourbaixdiagramme. Maintenant, en plus de cela, nous pouvons avoir la troisième condition de critère. Donc, ces Pourbaixdiagrammes sont essentiellement un diagramme de stabilité thermodynamique, il n'implique aucune cinétique. Maintenant, à partir de ce diagramme, nous ne serons pas en mesure de dire à quel taux s'il y a corrosion d'un métal dans le milieu aqueux, ce que nous ne pouvons pas être capable de dire à partir de ce diagramme de Pourbaix, parce qu'il s'agit d'un diagramme de stabilité thermodynamique pourquoi. Afin de trouver un diagramme de Pourbaix, nous devons trouver les équations des équations comme ce que nous avons montré. Donc, cette équation comme ah ah cette seule ou celle-ci ou celle-ci, puis finalement, bien sûr, cette équation et les équationsliées aux 4 réactions impliquant l'hydrogène et l'oxygène, l'eau, l'hydroxyde et l'hydrogéné, nous devons obtenir les informations sur le potentiel chimique standard. Et chaque fois que nous parlons d'un potentiel chimique standard d'une espèce qui indique qu'il y a dans son activité-1et chaque fois que nous parlons de l'activité-1, nous supposons qu'ils sont purs. Donc, comme nous avons compris que ce sont les espèces qui sont possibles en combinationde cours, nous avons le potentiel chimique du métal, le potentiel chimique de l'ion métallique, le potentiel chimique de l'oxygène, le potentiel chimique de l'hydrogène, le potentiel chimique de l'hydroxyde de métal, le potentiel chimique de l'oxyde de métal, H 2 O OH moins, nous manquons quoi que ce soit. Donc, le métal, l'oxygène ionique, l'hydrogène plus, l'hydroxyde de métal, l'oxyde métallique, H 2 O, OH moins et bien sûr, H 2. Nous devons utiliser les potentiels chimiques standard de toutes les espèces dans une série de réactions, en particulier ensemble de réactions, nous devons considérer ces potentialités chimiques. Maintenant, comment pouvons-nous l'obtenir par exemple, K si je considère l'activité de cet équilibre ah n'est rien, mais delta G 0 avec le signe négatif ici. Maintenant delta G 0 nous pouvons écrire comme nous l'avons fait avant la sommation du potentiel chimique de potentialof de produit chimique standard moins la sommation du potentiel chimique de réactif. Donc, cela nous donnera un changement d'énergie libre de ce que nous pouvons calculer une activité ah cette constante d'équilibre. Et de même nous avons une autre réaction nFE 0 égale au delta G 0 qui est similaire, nous pouvons avoir le produit moins la sommation du produit d'ah ce potentiel chimique potentiel chimique de toutes les espèces de l'ah qui sont impliquées dans la réaction et la sommation chimique du potentiel chimique de la réactance dans ces réactions particulières. Par exemple M 2 plus plus ne égal à M, ici nous avons cette espèce chimique cette espèce et bien sûr, ah désolé ici nous étudions 2 ; c'est-à-dire, Au lieu de n on peut mettre 2 e.Donc, ici nous devons considérer le potentiel chimique de 2 plus nous devons considérer le potentiel chimique de M et bien sûr, nous pouvons considérer le potentiel chimique de l'électron aussi le potentiel chimique sera utilisé en 2F. Donc, vous avez une relation pour cela nous n'obtenons pas le détail de cette relation, mais celui-ci contribue à ce delta 2F G 0 comesfrom ah potentiel chimique de M moins potentiel chimique de M 2 plus. Donc, c'est le delta G0 moins 2 FE0. Donc, ce 2F est lié à ce 2 électronet bien sûr, ah c'est aussi lié au potentiel chimique de l'électron comme nous ne sommes pas en mesure de détailler ah ah la dérivation de cette élection particulière pour la relation de réaction avec le potentiel chimique de toutes les espèces impliquant aussi l'électron, mais pour notre compréhension nous pouvons voir que cet électron contribue cette partie et que celui-ci est découvert à partir de cette relation et ceci vient de cette relation et ceci vient de ce qui vient de this.Donc, nous voyons que ces données thermodynamiques sont toutes des données thermodynamiques et que ces données thermodynamiques seront utilisées pour trouver la réaction Constante d'équilibre orthe chimique ou le potentiel de réduction standard ah et cette constante d'équilibre sera utilisée pour le type ah type-4 d'ah cette réaction particulière. Et dans ce cas, K égal à deltaG 0 RT et dans ce cas E 0 égal au delta G 0 nF moins. Donc, il y a une application du delta G 0 ou l'application du potentiel chimique standard de l'espèce. En plus de cela, nous devons calculer cette ah ce K ou E 0 à partir de données de potentiel chimique standard, mais parfois nous faisons l'expérience de l'activité ionique pour ne pas être un. Donc, nous devons utiliser l'équation de Nernst où nous avons aussi une contribution des métaux ionsaux. Donc, finalement, nous construisons le diagramme de Pourbaix. Donc, dans notre prochaine conférence, nous essaierons de trouver un exemple dans le système Nickel NickelH 2 O, nous allons essayer de voir le diagramme de Pourbaix et nous allons commencer par le potentiel chimique des différentes espèces et nous finirons par obtenir le diagramme et ensuite nous allons voir que oui dans cette position si je suis alors je vais chercher du métal restant comme métal en position si je vais chercher de l'ion métallique ou de la corrosion ou dans une certaine région vous mourez de l'hydroxyde de métal qui s'installera. Donc, nous avons considéré qu'il s'agit d'une zone.Donc, arrêtons ici, nous poursuivrons notre discussion lors de notre prochaine conférence alors que nous startavec le calcul du diagramme de Pourbaix dans le cas du système Nickel H 2 O.