Hvordan beregne en Pourbaix Diagram

De Pourbaix diagrammer , også kjent som potensielle pH diagrammer , spiller en viktig rolle i elektrokjemi og korrosjon vitenskap . Den russiske forskeren Marcel Pourbaix kom opp med ideen for disse diagrammene i 1938 , og de ​​indikerer potensielle stabile faser av vandige elektrosystemer. Kjenne og forutsi korrosjonshastighet av ulike metaller i kontakt med væsker med variable pH-verdier kan forbedre sikkerheten og levetiden av skip og oljeplattformer . Du kan lage et diagram for metaller og oksiderte arter å finne hvilke arter er termodynamisk stabil ved ulike verdier av elektrodepotensialetog pH.Things du trenger
Blyant og papir
Ruler
Vitenskapelig kalkulator

Vis flere instruksjoner
en

Tegn to akser, en vertikal og en horisontal en. Tag den vertikale aksen eller y - aksen med " Ee , " som står for likevektspotensialet, også kjent som reversible potensial og er likevekts- tilstand mellom to oksidasjonstilstanderav samme kjemiske element . Den likevektspotensialeter en variabel og forandringer med temperatur , konsentrasjon og trykkvariasjoner . Den horisontale aksen står for pH-verdien . Opprinnelsen til aksene er nivået null for pH og -2 eller -1,8 for Ee . Markere y - aksen hver 0,2 enheter . Merk den pH -aksen med nivåer som starter 0-16 . Ee er målt i volt , mens pH-verdien måles i enheter .
2

Finn antallet mulige katodiske reaksjoner for vann. Det er to katodiske reaksjoner , så tegner to linjer som representerer disse reaksjonene. En linje begynner fra null på y - aksen , og reduseres når pH øker . Den andre linje starter ved det nivået på 1,2 på y- aksen og går ned som pH øker. Disse linjene er de samme på alle Pourbaix diagrammer , uavhengig av metall som blir studert .
3

Etablere antall oksiderte arter for metallet du studerer. . Bruk Nerst ligningen for hver oksiderte arter å beregne likevektspotensialet
Nerst ligningen fastsetter verdien av likevektspotensialet Ee :

Ee = E0 -2,303 RT /ZF x log ( redusert ) /(oksidert )

I denne ligningen " E0 " er standardpotensial. " R " står for den universelle gasskonstanten og tilsvarer 8,3145 J K - 1 mol - 1 . " T" er den absolutte temperatur, " z" er antall mol av elektroner som deltar i reaksjonen , mens " F" er Faraday- konstant som tilsvarer 96,485 C per mol av elektroner. Notasjonen "redusert " står for alle artene som er redusert i elektroden reaksjon, mens " (oksidert )" representerer de oksiderte arter .
4

Skaff verdiene av Ee for hver art av metallet du studerer . Den likevektspotensialet, vil avhenge av pH. Beregn Ee for ulike pH-verdier og spore resultatene dine i diagrammet . Metallet vil være immun mot korrosjon når i forhold som er under noen linjer du tegner i Pourbaix diagrammet .