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Diagramme potentiel-pH (diagramme de Pourbaix)

1950
  • Marcel Pourbaix
Diagramme de Pourbaix détaillant la stabilité électrochimique des métaux dans les systèmes aqueux.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Un diagramme de Pourbaix, également appelé diagramme potentiel/pH, est un thermodynamique Diagramme représentant les phases d'équilibre stable d'un système électrochimique aqueux. Il illustre graphiquement les conditions de potentiel (EH) et de pH pour lesquelles un métal est insensible (thermodynamiquement stable) ou passivé (formant une couche protectrice stable). film), ou susceptible de corrosion (forme des ions solubles).

Les diagrammes de Pourbaix sont construits à l'aide des Nernst Équation des différentes réactions chimiques et électrochimiques possibles au sein du système, notamment l'oxydation des métaux, la formation d'oxydes/hydroxydes et les réactions de stabilité de l'eau. Le diagramme est divisé en régions par des lignes représentant les conditions d'équilibre de ces réactions. On distingue trois principaux types de lignes : les lignes horizontales représentent les réactions d'oxydoréduction indépendantes du pH, les lignes verticales représentent les réactions acido-basiques indépendantes du potentiel et les lignes obliques représentent les réactions dépendant à la fois du pH et du potentiel.

Le diagramme comprend également deux lignes cruciales représentant la stabilité de l'eau. Au-dessus de la ligne supérieure, l'eau est oxydée en oxygène (2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻), et en dessous de la ligne inférieure, elle est réduite en hydrogène (2H⁺ + 2e⁻ → H₂). La zone comprise entre ces deux lignes correspond à la région de stabilité de l'eau, où se produit la majeure partie de la corrosion aqueuse.

By plotting the potential and pH of a specific environment on the diagram for a given metal, one can predict its thermodynamique 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
- Électrochimie

Taper

Système abstrait

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Formulation de Walther Nernst de l'équation de Nernst (1889)
  • Travaux de Josiah Willard Gibbs sur la thermodynamique chimique et les équilibres de phases (années 1870)
  • progrès dans les techniques de potentiométrie et de mesure du pH

Applications

  • prédire le comportement à la corrosion des métaux dans divers environnements
  • designing corrosion protection strategies like protection cathodique
  • géochimie pour comprendre la stabilité des minéraux
  • hydrométallurgie pour les procédés d'extraction des métaux

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • 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 catalyseurs 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.

Contexte historique

Diagramme potentiel-pH (diagramme de Pourbaix)

1940
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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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