Diagramma potenziale-pH (diagramma di Pourbaix)
Un diagramma Pourbaix, noto anche come diagramma potenziale/pH, è un termodinamico grafico che mappa le fasi di equilibrio stabili di un sistema elettrochimico acquoso. Mostra graficamente le condizioni di potenziale ([latex]E_H[/latex]) e pH in cui un metallo è immune (termodinamicamente stabile), passivato (forma uno strato protettivo stabile) film), o suscettibile alla corrosione (forma ioni solubili).
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.
Il diagramma include anche due linee cruciali che rappresentano la stabilità dell'acqua. Al di sopra della linea superiore, l'acqua viene ossidata ad ossigeno ([latex]2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-[/latex]), e al di sotto della linea inferiore, l'acqua viene ridotta ad idrogeno ([latex]2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2[/latex]). L'area compresa tra queste due linee è la regione di stabilità dell'acqua, dove si verifica la maggior parte della corrosione acquosa.
Riportando il potenziale e il pH di uno specifico ambiente sul diagramma relativo a un dato metallo, è possibile prevederne la tendenza termodinamica. La regione "corrosione" indica che il metallo si dissolverà in ioni. La regione "immunità" indica che il metallo stesso è nella forma più stabile, quindi la corrosione è termodinamicamente impossibile. La regione "passivazione" indica che sulla superficie si forma una pellicola solida, spesso insolubile, di ossido o idrossido, che può proteggere il metallo sottostante da ulteriore corrosione. Tuttavia, è fondamentale ricordare che questi diagrammi si basano sulla termodinamica e non forniscono informazioni sulla cinetica o sulla velocità di corrosione.
UNESCO Nomenclature: 2203
- Elettrochimica
Precursori
- Formulazione di Walther Nernst dell'equazione di Nernst (1889)
- Lavoro di Josiah Willard Gibbs sulla termodinamica chimica e sugli equilibri di fase (anni 1870)
- progressi nelle tecniche di potenziometria e misurazione del pH
Applicazioni
- Prevedere il comportamento alla corrosione dei metalli in vari ambienti
- progettazione di strategie di protezione dalla corrosione come la protezione catodica
- geochimica per la comprensione della stabilità dei minerali
- idrometallurgia per processi di estrazione dei metalli
Idee e potenziali innovazioni
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