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Diagrama Potencial-pH (Diagrama de Pourbaix)

1950
  • Marcel Pourbaix
Diagrama de Pourbaix detalhando a estabilidade eletroquímica de metais em sistemas aquosos.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Um diagrama de Pourbaix, também conhecido como diagrama de potencial/pH, é um termodinâmica Gráfico que mapeia as fases de equilíbrio estáveis ​​de um sistema eletroquímico aquoso. Ele mostra graficamente as condições de potencial (E_H) e pH sob as quais um metal é imune (termodinamicamente estável), passivado (forma uma camada protetora estável) ou está sob condições de transição vítrea. filme), ou suscetível à corrosão (forma íons solúveis).

Os diagramas de Pourbaix são construídos usando o Nernst Equação para várias reações químicas e eletroquímicas possíveis no sistema, incluindo oxidação de metais, formação de óxidos/hidróxidos e reações de estabilidade da água. O diagrama é dividido em regiões por linhas que representam as condições de equilíbrio para essas reações. Existem três tipos principais de linhas: linhas horizontais representam reações redox independentes do pH, linhas verticais representam reações ácido-base independentes do potencial e linhas inclinadas representam reações que dependem tanto do pH quanto do potencial.

O diagrama também inclui duas linhas cruciais que representam a estabilidade da água. Acima da linha superior, a água é oxidada a oxigênio ([latex]2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-[/latex]), e abaixo da linha inferior, a água é reduzida a hidrogênio ([latex]2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2[/latex]). A área entre essas duas linhas é a região de estabilidade da água, onde ocorre a maior parte da corrosão aquosa.

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

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Formulação de Walther Nernst da equação de Nernst (1889)
  • O trabalho de Josiah Willard Gibbs sobre termodinâmica química e equilíbrio de fases (década de 1870)
  • avanços nas técnicas de potenciometria e medição de pH

Aplicações

  • Previsão do comportamento da corrosão de metais em diversos ambientes
  • designing corrosion protection strategies like proteção catódica
  • Geoquímica para a compreensão da estabilidade mineral
  • hidrometalurgia para processos de extração de metais

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • 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 catalisadores 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 passivação 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.

Contexto histórico

Diagrama Potencial-pH (Diagrama de Pourbaix)

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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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