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电位-pH 图(Pourbaix 图)

1950
  • Marcel Pourbaix
Pourbaix 图详细说明了金属在水体系中的电化学稳定性。

普尔贝图又称电位/pH 图,是一种 热力学 该图表描绘了水电化学体系的稳定平衡阶段。它以图形方式显示了金属在何种电位([latex]E_H[/latex])和 pH 值条件下具有免疫性(热力学稳定)、钝化(形成稳定的保护膜)或易腐蚀(形成可溶性离子)。

普尔贝图是根据系统中可能发生的各种化学和电化学反应(包括金属氧化、氧化物/氢氧化物形成和水稳定反应)的内斯特方程绘制的。该图由代表这些反应平衡条件的线条划分成若干区域。主要有三种类型的线条:水平线条代表与 pH 值无关的氧化还原反应,垂直线条代表与电位无关的酸碱反应,倾斜线条代表同时取决于 pH 值和电位的反应。

图中还有两条代表水稳定性的关键线。在上线上方,水被氧化成氧([latex]2H_2 O + 4H^+ + 4e^-[/latex]),在下线下方,水被还原成氢([latex]2H^+ + 2e^-\rightarrow H_2[/latex])。这两条线之间的区域是水的稳定区域,大多数水腐蚀都发生在这一区域。

通过在图上绘制特定金属在特定环境中的电位和 pH 值,可以预测其热力学趋势。腐蚀 "区域表示金属会溶解成离子。免疫 "区域表示金属本身是最稳定的形态,因此热力学上不可能发生腐蚀。钝化 "区域表示在表面上形成一层固态的、通常是不溶解的氧化物或氢氧化物薄膜,可以保护底层金属免受进一步腐蚀。不过,请务必记住,这些图表是基于热力学绘制的,并不提供有关腐蚀动力学或腐蚀速率的信息。

UNESCO Nomenclature: 2203
- 电化学

类型

抽象系统

中断

实质性

使用方法

广泛使用

前体

  • 瓦尔特-内斯特提出的内斯特方程(1889 年)
  • 约西亚-威拉德-吉布斯关于化学热力学和相平衡的研究(19 世纪 70 年代)
  • 电位计和 pH 值测量技术的进步

应用

  • 预测金属在各种环境中的腐蚀行为
  • 设计阴极保护等腐蚀防护策略
  • 了解矿物稳定性的地球化学
  • 用于金属提取工艺的湿法冶金学

专利:

NA

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