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電位-pH図(プールベ図)

1950
  • Marcel Pourbaix
水系における金属の電気化学的安定性を示すPourbaix図。.

(画像はイメージです)

プールベ図(電位/pH図とも呼ばれる)は、 熱力学 水溶液電気化学システムの安定平衡相を示す図。金属が不活性(熱力学的に安定)、不動態化(安定な保護膜を形成)する電位([latex]E_H[/latex])とpHの条件をグラフィカルに示している。 )、または腐食しやすい(可溶性イオンを形成する)。

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.

この図には、水の安定性を表す2つの重要な線も含まれています。上の線より上では、水は酸化されて酸素になります([latex]2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-[/latex])。下の線より下では、水は還元されて水素になります([latex]2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2[/latex])。これら2つの線の間の領域は水の安定領域であり、ほとんどの水腐食はこの領域で発生します。

特定の金属について、特定の環境における電位とpHをこの図にプロットすることで、その金属の熱力学的傾向を予測できます。「腐食」領域は、金属がイオンに溶解することを示します。「不活性」領域は、金属自体が最も安定した形態であることを示し、腐食は熱力学的に不可能です。「不動態化」領域は、表面に固体で、多くの場合不溶性の酸化物または水酸化物の皮膜が形成され、下地の金属をそれ以上の腐食から保護できることを示します。ただし、これらの図は熱力学に基づいており、腐食の速度論や速度に関する情報は提供しないことを覚えておくことが重要です。

UNESCO Nomenclature: 2203
電気化学

タイプ

抽象システム

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • ヴァルター・ネルンストによるネルンスト方程式の定式化 (1889)
  • ジョサイア・ウィラード・ギブスの化学熱力学と相平衡に関する研究(1870年代)
  • 電位差測定法およびpH測定技術の進歩

アプリケーション

  • 様々な環境下における金属の腐食挙動の予測
  • 陰極防食などの腐食防止戦略の設計
  • 鉱物の安定性を理解するための地球化学
  • 金属抽出プロセスにおける湿式冶金

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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Related to: pourbaix diagram, potential-ph diagram, electrochemistry, corrosion, passivation, immunity, thermodynamics, nernst equation.

歴史的背景

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(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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