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Espontaneidade do Processo de Corrosão e Introdução ao Diagrama de Pourbaix

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Comecemos as palestras 19. Por isso, em última palestra o fim começamos a discutir ah ah ah nickelcorrosion; eu gostaríamos de dizer que é se esse níquel corroeria em solução particular. E a instrução do problema foi; se você ver a instrução do problema, esta foi a declaração do problema. Precisamos calcular teoricamente tendência de níquel a corroer em água desaerada pH 8. Assume que os produtosde corrosão H 2 e Ni OH inteiros 2 e temos a pressão de temperatura de dados 298 Kelvin e 1atmosphere ah. Produto de solubilidade de hidróxido de níquel é 1,6 em 10 para a potência minus16 e potencial de redução padrão de ah níquel é menos 0,25 volt. E fizemos esses cálculos, você pode simplesmente voltar e depois ver esses cálculos; weacabado quis ver qual é a concentração de íons de níquel que poderia estar presente ah na solução, quando temos essa formação de produto da ah Ni OH 2. E quando temos [naoh/nioh] Ni OH inteira 2 e este Ni OH inteiro 2 se dissociaria em Ni plus e minusions de OH. E sabemos o pH da solução e a partir do pH podemos calcular o que é a concentração de íon de hidrogênio e, em seguida, também podemos calcular a concentração de minusão de OH. E essa concentração estará em equilíbrio como estabelecido pelo produto de solubilidade de Ni OHwhole 2. Agora se você ver que desde o pH é ah 8; assim, você sabe que a concentraçãode íons de hidrogênio é de 10 para a potência menos 8. E já que a concentração de íons de hidrogênio o produtode H mais e OH menos a concentração de íons é de 10 para a potência menos 14. Assim, obtemos a minusconcentração de OH foi ah OH menos concentração de íon a ser 10 para a potência menos 6. E agora é preciso olhar para esta equação particular que fala sobre o equilíbrio entre Ni plusplus e OH menos. E ah está formando Ni OH inteira 2 e este Ni OH todo 2 tem a própria constante de dissociação do gotit; então, começamos a partir daqui. Agora se vermos este Ni OHwhole 2, ele pode ter equilíbrio entre Ni mais mais 2 OH menos. Agora sabemos que OH menos a concentração de íons na solução é de 10 para a potência menos 6.Now, da consideração K SP seria igual a concentração de Ni OH 2 OH inteira 2 dividedao por inteiro 2. Então, agora, este é um produto sólido que se precipita. Então, podemos considerar ser 1 e depois chegamos a Ni mais concentração de íon que é K SP dividida por OHion todo 2. Então, aqui deve ser que nós tenhamos cometido um erro; então, este 2 deve estar aqui squareporque estamos considerando a dissociação constant.Então, agora, se sabemos disto sabemos K SP 1,6 em 10 para a potência menos 16 e aqui 10to a potência menos 6 quadrada. Então, ele termina de 1,6 em 10 para a potência menos 4. Então, eu só amparo unidade de concentração de unidade que poderia ser toupeira por cubo de centímetro. Agora, oncewe tem isso então inicialmente estamos assumindo que o níquel está corroendo. Então, se nós temos aneletrodo, se vemos este eletrodo de 2; um lado é eletrodo de hidrogênio e um eletrodo de isquíquel lateral. E quando o níquel está se dissolvendo e isso é claro, formando Ni OH inteira 2. Agora, já que o níquel está se dissolvendo e o hidrogênio está evoluindo; então, este é o H 2 está evoluindo. Portanto, hidrogénio mais mais 2e igual a H 2; esta catodicreacção está a decorrer neste eléctrodo particular. Agora se temos uma conexão likethis ah com a ponte resolvem; então se nós conectamos eles a corrente deve fluir desta forma para este caminho. Então, esse é um fim positivo este é o meu fim negativo; então, este wouldbe meu cátodo e este será o meu ânodo. Então, essa célula também está replicando a situaçãoaqui; como ela está replicando? Porque neste caso eu tenho uma solução com um pH 8 e inque nós temos uma peça de níquel. Então, esta peça de níquel está formando uma meia célula que é parecida com esta e a evolução do hidrogênio na superfície da peça de níquel está imitando o hidrogeneletrodo do outro lado. Então, esta é a solução e esta é a solução; aqui estes 2 meia eletrodos foram de eletrodos foram quebrados. Então, toda a reacionaré quebrada em 2 metades; isso significa, 2 reações de meia célula que é um lado é Ni minus2 igual a Ni mais um outro lado é este one.Agora, quando temos essa situação porque estamos assumindo que há um níquel é corroding.Então, então esse lado deve ser sempre positivo; este lado deve ser sempre negativo. Então, agora, o potencial E 1 que está configurado neste lado direito deve ser maior do que o potencialon o lado esquerdo e esse potencial de curso, para a nossa convenção é que vamos tomar potencial reducionador. Assim, E 1 que é um potencialpara redução de H mais indo para H 2 e E 2 potencial de redução para Ni mais além de ir para Ni. E para ter níquel indo para Ni mais plus; portanto, este E 1 deve ser E 2 e se E 1is maior que o E 2; assim, o potencial celular que é del E não é nada, mas E 1 menos E2 deve ser positivo. E se é positivo então vemos que já que sabemos que del G por thereação é igual a nada, mas menos n F del E sobre o potencial celular. E se isso for positivo, então del G seria negativo e uma vez que chegarmos a del G para sermos negativeentão podemos dizer que a reação é espontânea. E já que estamos considerando o níquel está se dissolvendo; assim, a dissolução de níquel é espontânea ou corrosão é a corrosão do níquel é espontânea. Agora então o nosso principal interesse deve ser descobrir o potencial de redução deste lado e o potencial reducionador desse lado; por isso, vamos apurar. Agora, temos todas as ideias todos os dados becausenickel ion concentração sabemos qual é 1,6 em 10 para a potência menos 4 unidade; wecan considere unidade molar mole desculpe podemos considerar unidade molar. Então, agora, H mais é igual a 10 para a potência menos 8; agora vamos ver que potencial ele obteria .Então, E 2 igual a nada, mas E Ni mais igual a Ni mais igual a E 0 Ni mais o Ni mais o Ni mais o Ni plus RT by2 F; desde 2 elétrons estão envolvidos para esta reação de redução ln Ni mais a concentração de iões que é oxidante e níquel concentratio [n]-concentração de níquel que é o níquel metal.Assim, este conhecemos menos 0,25 volt e se for 298 Kelvin e 1 de pressão de atmosfera. Então, então essa quantidade em particular passa a ser de 0,0591; nós calculamos antes, 2 e este se torna log porque quando fazemos log diz 2,303 que fator de conversão de lon para log precisa ser multiplicado com RT por fator F. Então, isso se torna menos 0,25 mais 0,0591 por 2 log1.6 em 10 para a potência menos 4. Assim, obtemos o valor; assim o valor se torna; assim, este torna-se dividido por 2 em 0,0591 por 2 menos 0,25 menos 0,112 volt igual a menos 0.362volt; portanto, E 2 não é nada, mas tanto. Agora, podemos calcular E 1 que é esta sidenothing, mas E H 2 igual a menos 0,0591 pH. Fizemos esta calculaçãoem particular antes porque E 0 H mais H 2 igual a 0. Então, E 1 passa a ser menos 0,0591 em 8; portanto, este se torna menos 0,473 volt. Assim, del E seria igual a E 1 menos E 2 que é menos 0.473minus 0,362 mais seria igual a 0,111 volt com um sinal de menos, este é um sinal de menos here.Então, del G para a variação geral livre de energia para o sistema e a reação geral isNi mais 2 H mais igual a Ni mais o mais plus H 2; esta é a reação geral. Então, forisso que a mudança seria menos n F del E e aqui n é igual a 2; portanto 2 em 96500 into0.111 volt e já que há um sinal de menos aqui. Então, torna-se mais em igual a plus21384.4 joule e lembre-se que este é um plus sign.Então, para um processo espontâneo del G deveria ter sido menos de 0; como vimos previamente se vemos ah esta parte você vê esta é a seção que eu estou falando. Por isso, del G negativemeanos espontâneos del G positivo é não espontâneo. Então, agora aqui estamos conseguindo espontâneo de anddel G positivo não espontâneo e aqui estamos ficando del G positivo. Assim, ele se torna definitivamente o; esse processo em particular se torna não espontâneo; significa a suposição de que o níquel corroeria essa suposição não se sustenta true.Então, se esse processo específico for não espontâneo então o processo reverso deveria ser espontaneamente. Então, o íon níquel em vez seria reduzido; portanto, a corrosão do níquel não é viável na condição de presente. Vejamos agora; então esta é a ah em orderto descobrir se o níquel iria corroído ou não; estamos fazendo os cálculos e todas essas considerações a partir daqui. Se você vir ah esta seção este particularismo ah vemos que muitos cálculos e finalmente, nosso interesse principal é findar se del G é negativo para o processo ou del G é positivo para o process.Agora, vamos ver se mantemos ah todos os outros este particular Ni OH inteiro 2 que é formingand se a temperatura é de correção. Então, se mantemos esta constante de K SP constante de Ni OH whole2 não está mudando. Então, ainda 1,6 em 10 para a potência menos 16 e se mudarmos pH; digamos que pH se torne 3 deixe-nos ver o que acontece .Então, se pH se torna 3; então eu posso descobrir H mais concentração de íon ou posso fazer um diferentroute. Já que vimos pH mais p OH igual a 14; assim, pH é igual a 3 mais p OH igual a 14. Por isso, p OH igual a quatorze menos 3 igual a 11 .Então, isso pode me dar a concentração de p OH menos o íon é igual a 10 para o powerminus 11. Agora K SP permanece igual; assim Ni mais o OH mais o 2 todo igual a K SP igualar 1,6 em 10 para a potência menos 16. Assim, aquela vez a concentração de íons de níquel becomes1.6 em 10 para a potência menos 16 dividida por 10 para a potência menos 11; 2 vai tobe ah 1,6 em 10 para a potência menos 22 menos 16 igual a 1,6 em 10 para a potência ah 6; este é o nível de concentração da concentração de íons de níquel naquele solução.Então, podemos voltar a calcular E 2; E 0 que é menos 0,25 mais 0,0591 por 2 log Ni plusplus Concentração de íons e este lado se transforma em pH é um pH é igual a 3. Então, eu iria conseguir 0,0591 em 3; ele vai para menos 0,1773 ou eu posso simplesmente dizer 0,1 volt e esse lado se torna mais. Então, essa consulta passa a ser de 1,6 em 6; 0,183; então isso se torna minus0.25; 0,07 volt. Agora, se eu tentar descobrir del E é igual ao E 1 menos E 2. Então, isso se torna ok; assim, podemos descobrir del E novamente e então del beco [mes]-del E se torna 0,177 menos ou que se tornará 0,07 que vai para ah 0,107. Então, eu ainda procuro que ah eu obtenho um valor negativo del E. Então, mesmo a um pH de 3; o que é altamente acidici poderia ver se esses dados outros dados se mantiverem; outros dados guarde ah outros dados são apenas likeo modo como nós consideramos, ainda assim poderíamos ver que o del E se torna negativo. Então, delE torna-se negativo significa que del G se torna positivo. Então, então novamente ela se torna não espontaneousnão espontânea. Então; isso significa, temos que fazer um sorteio de todos os cálculos a fim de ver se del G se torna negativo ou positivo. Apenas likeque podemos ter outros cálculos, mas em vez de fazer isso; todo este cálculos tosee se o del G se torna negativo para um determinado processo de corrosão, podemos alsoter outra rota para entender se o sistema ou o metal correria corroído no sistema aquático ou não; quando ele é mergulhado na atmosfera com certo nível de pH. Então, essa informacao pode ser obtida a partir de um determinado diagrama que se chama de pourbaix diagram.Então, este diagrama pourbaix não é nada, mas ah enredo entre pH e potencial. Quando ametal é exposto a meio aquoso e sempre que estamos falando de um metal é exposto a meio toaquoso; tiramos a seguir espécies, oxigênio, H 2 O, H mais íon, OH menos íon e claro, metal e metal mais o íon ou melhor, se não sabemos qual é o número de oxidação; podemos considerar n mais íon. Então, M n mais este M não é nada, mas o metal; agora sempre que temos existência de íon metálico então poderia haver possibilidade de formação de oxigênio n este óxido pode formar ou M OH inteiro n, este hidróxido pode form.Assim, geralmente estes óxidos ou hidróxidos eles têm produto de solubilidade muito baixo e thatis o que tendem a se estabelecer. Por isso, agora, sempre que expomos um metal neste particularismo contendo tais íons; poderia haver possibilidade de que o oxigênio não esteja presente, o butidrogen ion sempre estaria lá. Agora poderia haver possibilidade de presença de oxigenação do curso, você uma vez que você tem um metal pode haver possibilidade de formação de metalião e se a situação do sistema permitir que possamos ter óxido ou hidróxide.Então, esse tempo podemos ter a estabilidade de diferentes fases por exemplo, esta fase essa fase ou esta fase e esta fase mesmo esta. Todas essas fases podemos ter alguma informaçãoa partir desse diagrama e estamos também estamos esquecendo outra espécie importante que é hidrogenH 2. Então, poderia haver possibilidade de evolução do hidrogênio também quando um metal é mergulhado em meio anaquoso; assim como o zinco quando é exposto para diluir HCL, onde temos ah pHless do que 7 sua ácida então vemos que as formas bolhas de hidrogênio e claro, Ni mais as formas de ionismo mais ionizante. Então, este é um diagrama de estabilidade entre pH e potencial.Então, esse diagrama tem 2 eixo um eixo torna-se este pH, outro eixo se torna potencial whichis in volt e isto é em pH que é um número. Agora, lá podemos ter uma espécie de se você ver um diagrama pourbaix de certo metal; podemos ver certo tipo desse tipo de diagrama ou podemos ter um diagrama como este, podemos ter um diagrama como este este é E versus pH also.Então, este diagrama se vemos cuidadosamente então veremos que isto é metal, isto é metalion e isto é hidróxido de metal n ou M 2 o N; portanto, este tipo de limite podemos ter. Agora a partir deste diagrama sem ir para esse cálculo; cálculos detalhais que a whetherdel G torna-se negativa ou não para entender se a corrosão ocorreria ornot. Se olarmos para este diagrama então imediatamente podemos fazer sair que se o metal wouldcorrode ou não; assim, este é o benefício deste diagram.Então, o nosso próximo nível de entendimento seria como construir este diagrama e quais são as informações que podemos arrancar deste diagrama? E lembre-se deste diagrama colocum muito importantíssimo papel na eletroquímica e especialmente em corrosão porque na corrosão você ouvirá que o metal é passivante e este diagrama também pode lhe dizer se o metal realmente iria passivate ou not.Assim, essas informações definitivamente podemos arrebatar a partir deste diagrem e ele também nos permitiria descobrir a tendência do metal de permanecer como íon metal ou metal; que significa, corrosão ou estado passivante; sem ir para cálculo detalhado da maneira que temos feito por níquel. Então, nosso próximo tópico seria o diagrama de pourbaix; deixe-nos parar, vamos continuar nossa discussão em nossa próxima palestra. Obrigado.