Diagramme E-Ph (Pourbaix) Du Fer | Info Factory – École De Photographie - Certifié Rncp Niveau 6
En particulier, les courbes d'équilibre relatives au développement de l'hydrogène ont l'équation générale suivante: [5] et H + / H PH = -0, 0592 tandis que les courbes d'équilibre relatif à la réduction de l'oxygène ont l'équation générale suivante: [5] et OU 2 / H 2 OU = 1, 229 à 0, 0592 pH le diagramme de Pourbaix Zone A gauche: les trois zones dans un diagramme Pourbaix délimité par les courbes d'équilibre relatives au développement de l'hydrogène et de la réduction de l'oxygène. À droite: les zones du diagramme Pourbaix illustrant à peu près le comportement d'un matériau métallique.
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Un diagramme de Pourbaix, ou diagramme potentiel - pH (ou E -pH), indique sur un plan E/pH les domaines d'existence ou de prédominance des différentes formes (ions, complexe, précipité, métal) d'un élément chimique. Ces diagrammes reposent essentiellement sur l' équation de Nernst et permettent de comprendre comment les propriétés d'oxydoréduction d'un couple peuvent être modifiées par un changement d'acidité du milieu. Ils peuvent faire apparaître le domaine de stabilité de l'eau. Ils furent initialement développés par Marcel Pourbaix en 1938. Conventions [ modifier | modifier le code] Diagramme de Pourbaix du fer. Pour tracer les courbes présentes sur les diagrammes, on considère que: Activité et concentration sont égales pour les espèces en solution; La température est prise égale à 25 °C. Au niveau de la courbe, on a alors les propriétés suivantes: sur la courbe, la concentration totale dissoute pour un élément donné est fixée. On peut donc trouver sur un diagramme un réseau de courbes, chaque courbe correspondant à une concentration donnée.
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Puis, de la gauche vers la droite, apparaissent les formes de moins en moins acides H 2 AsO 4 –, HAsO 4 2– et AsO 4 3–. Il est parfois judicieux de faire apparaître le domaine de stabilité du solvant, qui se traduit par deux droites de pente négative: la droite E = –0, 06 pH (pour le couple de réduction de l'eau H + /H 2; la droite E = 1, 23-0, 06 pH pour le couple d'oxydation de l'eau O 2 /H 2 O. Au-dessus de ce domaine, les espèces présentes sont susceptibles d'oxyder l'eau, et en dessous elles sont susceptibles de la réduire. Diagramme des oxydes [ modifier | modifier le code] Certains diagrammes de Pourbaix peuvent faire apparaître les oxydes d'un métal et non ses ions et ses hydroxydes. Les hydroxydes sont en effet parfois notés comme des hydrates d'oxydes (par exemple, l' hydroxyde de cuivre(II) Cu(OH) 2 peut être noté CuO, H 2 O. Limites [ modifier | modifier le code] Les diagrammes de Pourbaix sont construits à partir de données thermodynamiques: ils n'apportent donc aucune donnée quant à la vitesse des réactions de transformation qu'ils peuvent indiquer.
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Diagramme potentiel pH de l'eau Les 2 couples en présence sont: H 2 O / H 2 et O 2 /H 2 O Couple 1: H 2 O + e - 1/2H 2 + OH - Ce qui peut s'écrire: H + + e - 1/2H 2 Couple 2: 1/2O 2 + 2e - + 2H + H 2 O Les potentiels de chaque couple rédox s'écrit: On peut admettre que pH 2 = 1 atm et sachant que E°H + /H 2 = 0V. L'expression devient: E 1 = 0. 06 log[H +] = -0. 06pH On peut admettre que pO 2 = 1 atm et sachant que E°O 2 /H 2 O = 1. 23V. L'expression devient: E 2 = 1. 23 - 0. 06pH Diagramme de stabilité Diagramme de stabilité de l'eau
3 ce qui n'est pas visible sur le diagramme (mais à pH2=12. 3 si c=10-6mole. l-1 comme dans le cas du diagramme de corrosion du fer). Fer (+III) → Fe(OH)3 ↓ Fe(OH) 3 [Fe 3+]= ↔ Fe 3 + + 3OH − K s = 10 −38 = [Fe 3+] ⋅ [OH −] 3 = [Fe 3+] ⋅ + 3 3+ [H +] 3 donc pH3 = 1. 333 − 13 log c] = −3pH + 4 Si [Fe3+]=10-2mole. l-1, le premier grain de Fe(OH)3 apparaît à pH3=2 (1. 33 pour [Fe3+]=1 M) Fe • 2. 0 Fe(OH)3↓ 7. 45 16. 3 pH HFeO2 - Etude des potentiels dans les intervalles de pH: Fe2+/Fe, Fe(OH)2 /Fe, HFeO2-/Fe ⊕ pH < pH1 (pH1 = 7. 45) Couple Fe 2+ / Fe: E1 =E 0 + Fe 2 + / Fe 0. 059 ⋅ log[Fe 2+] 2 Fe 2+ + 2e − ↔ Fe E 0 Fe 2+ / Fe = −0. 44 Volt sur la droite [Fe 2+] = c ⋅ log c (on trace pour c = 0. 01 mole. l −1) E1 =− 0. 499 Volt E1 =− 0. 44 + ⊕ pH1 < pH < pH2 (pH2 = 16. 3) 0 E2 = EFe (OH) / Fe avec [Fe2+] = EFe = E0 Couple Fe(OH)2↓ / Fes: Fe(OH)2↓ + 2e − + 2H+ ↔ Fes + 2H2O [Fe(OH)2↓] ⋅ [H+]2 = EFe − ≡ 0 log log[Fe2+] ( OH)2 / Fe 0. 059pH EFe 2 + / Fe [Fes] ⋅ [H+]2 (2pK e − pK s) = −0. 44 + (28 − 15.
L'équilibre électrochimique peut au contraire être représentée par des lignes droites présentant l'une pente.
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