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Diagrama potencial-pH (Diagrama de Pourbaix)

1950
  • Marcel Pourbaix
Diagrama de Pourbaix que detalla la estabilidad electroquímica de los metales en sistemas acuosos.

Un diagrama de Pourbaix, también conocido como diagrama de potencial/pH, es un termodinámica Gráfico que representa las fases de equilibrio estables de un sistema electroquímico acuoso. Muestra gráficamente las condiciones de potencial ([latex]E_H[/latex]) y pH en las que un metal es inmune (termodinámicamente estable), pasivado (forma una película protectora estable) o susceptible a la corrosión (forma iones solubles).

Los diagramas de Pourbaix se construyen utilizando la ecuación de Nernst para varias reacciones químicas y electroquímicas posibles en el sistema, incluyendo la oxidación de metales, la formación de óxido/hidróxido y las reacciones de estabilidad del agua. El diagrama se divide en regiones mediante líneas que representan las condiciones de equilibrio de estas reacciones. Hay tres tipos principales de líneas: las líneas horizontales representan reacciones redox que son independientes del pH, las líneas verticales representan reacciones ácido-base que son independientes del potencial, y las líneas inclinadas representan reacciones que dependen tanto del pH como del potencial.

El diagrama también incluye dos líneas cruciales que representan la estabilidad del agua. Por encima de la línea superior, el agua se oxida a oxígeno ([latex]2H_2O \\rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-[/latex]), y por debajo de la línea inferior, el agua se reduce a hidrógeno ([latex]2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2[/latex]). La zona comprendida entre estas dos líneas es la región de estabilidad del agua, donde se produce la mayor parte de la corrosión acuosa.

Trazando en el diagrama el potencial y el pH de un entorno específico para un metal determinado, se puede predecir su tendencia termodinámica. La región de "corrosión" indica que el metal se disolverá en iones. La región de "inmunidad" indica que el propio metal es la forma más estable, por lo que la corrosión es termodinámicamente imposible. La región de "pasivación" indica que se forma una película sólida, a menudo insoluble, de óxido o hidróxido en la superficie, que puede proteger el metal subyacente de una mayor corrosión. Sin embargo, es fundamental recordar que estos diagramas se basan en la termodinámica y no proporcionan información sobre la cinética o la velocidad de corrosión.

UNESCO Nomenclature: 2203
- Electroquímica

Tipo

Sistema abstracto

Disrupción

Sustancial

Utilización

Uso generalizado

Precursores

  • Formulación de la ecuación de Nernst por Walther Nernst (1889)
  • Trabajos de Josiah Willard Gibbs sobre termodinámica química y equilibrio de fases (década de 1870)
  • avances en las técnicas de potenciometría y medición del pH

Aplicaciones

  • predicción del comportamiento de los metales frente a la corrosión en diversos entornos
  • diseñar estrategias de protección contra la corrosión, como la protección catódica
  • geoquímica para comprender la estabilidad de los minerales
  • hidrometalurgia para procesos de extracción de metales

Patentes:

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