Pourbaixův diagram

Z Enpedie
Přejít na: navigace, hledání
Pourbaixův diagram

Diagramy graficky znázorňují závislost termodynamické stability kovu, jeho iontů a oxidů a dalších složek v roztoku na pH a elektrodovém potenciálu E. Elektrodový potenciál je obvykle vztažen vůči standardní vodíkové elektrodě (SHE). Positivní resp. negativní elektrodový potenciál vyjadřuje oxidační resp. redukční schopnost prostředí. Acidobazické vlastnosti roztoku zohledňuje hodnota pH. Linie mezi oblastmi rovnovážných stavů jsou vypočteny na základě termodynamických dat pomocí Nernstovy rovnice, např. pro systém Fe-H2O:


kde E0 je standardní elektrodový potenciál pro Fe2+Fe, n je počet vyměněných elektronů, je aktivita Fe2+ iontů v roztoku a dále pomocí rovnovážné konstanty K.

Horizontální linie odpovídají redoxním reakcím nezávislé na změně pH tj. čistě reakcím spojeným s přenosem náboje. Vertikální linie naopak postihují pouze změnu pH prostředí. Ostatní linie odráží změnu obou proměnných. Tyto linie vymezují oblasti imunity, pasivity a koroze daného kovu v korozním prostředí. V oblasti imunity směřují elektrochemické reakce ve směru redukce iontů železa na Fe(s). V této zóně neprobíhá žádná koroze. V oblasti koroze se nachází vodný roztok termodynamicky preferovaného iontu železa (Fe2+, Fe3+ resp. ). V této zóně železo koroduje. V oblasti pasivity dochází ke vzniku ochranné vrstvy oxidu příp. hydroxidu (Fe2O3, Fe3O4 resp. Fe(OH)2). V této oblasti železo oxiduje, nicméně vzniklá vrstva rychlost korozního procesu potlačuje. Diagram dále zahrnuje oblasti stability vody (modré linie), kdy je v rovnováze s vodou rozpuštěný kyslík nebo plynný vodík.

Základ E-pH diagramů položil v roce 1938 v Belgii Marcel Pourbaix. Základní forma Pourbaixových diagramů je sestavena pro vodné roztoky iontů kovu s 10-6 M koncentrací při teplotě 25 °C a tlaku 101,325 kPa. Je sestaven pro většinu kovů a pro některé slitiny (např. Fe-Ni). Diagram je významný z hlediska předvídání korozního chování kovu v roztoku, odhadu složení vzniklých korozních produktů a návrhu změn prostředí, které by předcházely nebo snižovaly korozní napadení. Nicméně, nevypovídá nic o kinetice korozního procesu.