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Potential-pH Diagram (Pourbaix Diagram)

1950
  • Marcel Pourbaix
Pourbaix diagram detailing electrochemical stability of metals in aqueous systems.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

A Pourbaix diagram, also known as a potential/pH diagram, is a termodinámica Diagrama que representa las fases de equilibrio estables de un sistema electroquímico acuoso. Muestra gráficamente las condiciones de potencial ([latex]E_H[/latex]) y pH bajo las cuales un metal es inmune (termodinámicamente estable), pasivado (forma una capa protectora estable). película), o susceptible a la corrosión (forma iones solubles).

Los diagramas de Pourbaix se construyen utilizando el Nernst Ecuación para diversas reacciones químicas y electroquímicas posibles en el sistema, incluyendo la oxidación de metales, la formación de óxidos/hidróxidos y las reacciones de estabilidad del agua. El diagrama está dividido en regiones por líneas que representan las condiciones de equilibrio para estas reacciones. Existen tres tipos principales de líneas: las horizontales representan reacciones redox independientes del pH, las verticales representan reacciones ácido-base independientes del potencial y las inclinadas representan reacciones que dependen tanto del pH como del potencial.

The diagram also includes two crucial lines representing the stability of water. Above the upper line, water is oxidized to oxygen ([latex]2H_2O \\rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-[/latex]), and below the lower line, water is reduced to hydrogen ([latex]2H^+ + 2e^- \\rightarrow H_2[/latex]). The area between these two lines is the region of water stability, where most aqueous corrosion occurs.

By plotting the potential and pH of a specific environment on the diagram for a given metal, one can predict its termodinámica tendency. The ‘corrosion’ region indicates the metal will dissolve into ions. The ‘immunity’ region indicates the metal itself is the most stable form, so corrosion is thermodynamically impossible. The ‘passivation’ region indicates that a solid, often insoluble, oxide or hydroxide film forms on the surface, which can protect the underlying metal from further corrosion. However, it’s crucial to remember that these diagrams are based on thermodynamics and do not provide information about the kinetics or rate of corrosion.

UNESCO Nomenclature: 2203
– Electrochemistry

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Walther Nernst’s formulation of the Nernst equation (1889)
  • Josiah Willard Gibbs’ work on chemical thermodynamics and phase equilibria (1870s)
  • advances in potentiometry and pH measurement techniques

Aplicaciones

  • predicting corrosion behavior of metals in various environments
  • designing corrosion protection strategies like protección catódica
  • geochemistry for understanding mineral stability
  • hydrometallurgy for metal extraction processes

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • ai-driven software for generating complex multi-element pourbaix diagrams in real-time
  • dynamic pourbaix diagrams that incorporate kinetic data for more accurate corrosion rate prediction
  • micro-scale pourbaix diagrams for analyzing corrosion at grain boundaries in alloys
  • pourbaix-guided design of catalizadores for water splitting and co2 reduction
  • predictive models for biocorrosion based on localized ph and potential changes caused by microbes
  • interactive educational tools for materials science students using virtual pourbaix diagrams
  • development of corrosion inhibitors tailored to shift a system into the passivation or immunity region
  • on-site electrochemical sensors that map real-world conditions onto a pourbaix diagram for asset integrity management
Related to: pourbaix diagram, potential-ph diagram, electrochemistry, corrosion, passivation, immunity, thermodynamics, nernst equation.

Contexto histórico

Potential-pH Diagram (Pourbaix Diagram)

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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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