Les diagrammes EH-PH, également appelés diagrammes de pourbaix, sont des outils puissants utilisés en chimie et en sciences de l'environnement pour visualiser la stabilité de différentes espèces chimiques en fonction du pH et du potentiel redox (EH). Voici comment vous pouvez en construire un:
1. Définissez le système:
* Espèces chimiques: Identifiez les espèces chimiques que vous souhaitez inclure dans le diagramme. Il peut s'agir d'un seul élément ou d'un ensemble de composés connexes.
* Conditions: Spécifiez la température, la pression et d'autres conditions pertinentes de votre système.
* Concentration: Décidez de la concentration des espèces chimiques. La plupart des diagrammes EH-PH sont dessinés pour une concentration spécifique (par exemple, 1 m), mais vous pouvez l'ajuster pour des applications spécifiques.
2. Rassemblez les données thermodynamiques:
* potentiels de réduction standard: Trouvez les potentiels de réduction standard (E °) pour les réactions redox pertinentes impliquant les espèces chimiques. Ces informations se trouvent généralement dans les tables ou les bases de données.
* Constantes d'équilibre: Déterminez les constantes d'équilibre (k) pour toutes les réactions pertinentes impliquant l'espèce. Vous pouvez les calculer en utilisant le changement d'énergie libre de Gibbs (ΔG °) ou les trouver dans la littérature.
* Autres données thermodynamiques: Vous pourriez avoir besoin d'autres données thermodynamiques telles que le changement d'enthalpie (ΔH °), le changement d'entropie (ΔS °) et les coefficients d'activité pour des applications spécifiques.
3. Écrivez les réactions chimiques:
* Réactions redox: Écrivez les équations chimiques équilibrées pour toutes les réactions redox possibles impliquant les espèces chimiques.
* Réactions acides: Incluez les réactions acides pertinentes pour tenir compte des changements de pH.
4. Dériver les équations de Nernst:
* pour chaque réaction redox: Utilisez l'équation de Nernst pour exprimer le potentiel redox (EH) en fonction du pH et des concentrations de réactifs et de produits.
* Equation Nernst: Eh =e ° - (rt / nf) ln (q) où:
* Eh:potentiel redox
* E °:potentiel de réduction standard
* R:constante de gaz idéale
* T:température
* n:nombre d'électrons transférés
* F:Faraday constante
* Q:Quotient de réaction
5. Tracez les lignes d'équilibre:
* pour chaque réaction: Tracez la ligne où la réaction est à l'équilibre (eh =0) sur un graphique avec pH sur l'axe x et eh sur l'axe y.
* pente: La pente de chaque ligne est déterminée par le nombre d'électrons transférés (n) et le nombre de protons (H +) impliqués dans la réaction.
* Interceptions: Les interceptions des lignes sont déterminées par le potentiel de réduction standard (E °) et la constante d'équilibre (k) pour la réaction.
6. Définir les champs de stabilité:
* Champ de stabilité: La zone du diagramme EH-Ph où une espèce chimique spécifique est thermodynamiquement stable.
* Identifier les espèces stables: Pour chaque point du diagramme, déterminez les espèces stables en fonction des réactions qui favorisent l'oxydation ou la réduction de cette espèce.
* Fields de stabilité de l'étiquette: Étiquetez chaque région avec les espèces chimiques dominantes stables dans cette zone.
7. Ajouter des informations supplémentaires:
* Corrosion: Vous pouvez inclure des lignes représentant le potentiel de corrosion des métaux pour les applications pratiques.
* pH et eh gammes: Ajoutez des lignes représentant un pH spécifique et des gammes d'EH d'intérêt, comme celles trouvées dans les eaux naturelles ou les processus industriels.
* Autres espèces: Envisagez d'inclure les champs de stabilité des autres espèces concernées dans le même système.
8. Interpréter le diagramme EH-Ph:
* Prédire le comportement chimique: Le diagramme aide à prédire le comportement d'une espèce chimique donnée dans des conditions spécifiques de pH et d'EH.
* Identifier les espèces dominantes: Vous pouvez facilement identifier les espèces chimiques dominantes dans un ensemble donné de conditions.
* Analyser les systèmes environnementaux: Les diagrammes EH-PH sont utilisés dans la chimie environnementale pour comprendre le sort et le transport des métaux et autres polluants.
Outils logiciels:
* Des logiciels spécialisés comme "Chemeql" ou "Workbench de Geochemist" peuvent être utilisés pour générer des diagrammes EH-Ph.
* Les logiciels de feuille de calcul comme Excel peuvent également être utilisés pour calculer et tracer les données, mais cela nécessite plus d'efforts manuels.
Remarque: La construction d'un diagramme EH-Ph peut être complexe, en particulier pour les systèmes multi-composants. Reportez-vous toujours à des données thermodynamiques fiables et consultez la littérature pertinente pour des applications spécifiques.
