Diagramme potentiel-pH (diagramme de Pourbaix)
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).
Pourbaix diagrams are constructed using the Nernst equation for various possible chemical and electrochemical reactions in the system, including metal oxidation, oxide/hydroxide formation, and water stability reactions. The diagram is divided into regions by lines representing the equilibrium conditions for these reactions. There are three main types of lines: horizontal lines represent redox reactions that are pH-independent, vertical lines represent acid-base reactions that are potential-independent, and sloping lines represent reactions that depend on both pH and potential.
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.
En reportant le potentiel et le pH d'un milieu spécifique sur le diagramme correspondant à un métal donné, on peut prédire sa tendance thermodynamique. La zone de « corrosion » indique que le métal se dissout en ions. La zone d'« immunité » indique que le métal est sous sa forme la plus stable, la corrosion étant thermodynamiquement impossible. La zone de « passivation » indique la formation d'un film solide, souvent insoluble, d'oxyde ou d'hydroxyde à la surface, protégeant ainsi le métal sous-jacent de toute corrosion ultérieure. Il est toutefois crucial de rappeler que ces diagrammes sont basés sur la thermodynamique et ne fournissent aucune information sur la cinétique ou la vitesse de corrosion.
UNESCO Nomenclature: 2203
- Électrochimie
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
- concevoir des stratégies de protection contre la corrosion comme la protection cathodique
- géochimie pour comprendre la stabilité des minéraux
- hydrométallurgie pour les procédés d'extraction des métaux
Idées d'innovations potentielles
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