Diagrame potentiel-pH

Les diagrammes de Pourbaix, aussi appelés diagrammes potentiel-[pH] (ou E,pH), furent initialement développés par Marcel Pourbaix en 1938. Ils indiquent sur un plan E-pH les domaines d'existence ou de prédominance d'un élément.

Conventions

Diagramme de Pourbaix du fer

Pour tracer les courbes présentes sur les diagrammes, on considère que :

• Activité et concentration sont égales pour les espèces en solution.

• la température est prise égale à 25 °C

Au niveau de la courbe, on a alors les propriétés suivantes.

• Sur la courbe, la concentration totale dissoute pour un élément donné est fixée. On peut donc trouver sur un diagramme un réseau de courbes, chaque courbe correspondant à une concentration donnée. Dans le domaine de la corrosion, on considère généralement par convention qu'un métal M se corrode si [Mⁿ⁺] > 1.10^-6 mol.L^-1. On ne trouve alors qu'une série de courbes correspondant à une concentration dissoute égale à 1.10^-6 mol.L^-1.

• Toujours au niveau de la courbe, il y a égalité des concentrations des espèces oxydée et réduite.

Limites

• Les diagrammes de Pourbaix sont construits à partir de données thermodynamiques : ils n'apportent donc aucune donnée quant à la vitesse des réactions de transformations qu'ils peuvent indiquer. Par exemple, lorsqu'on utilise le diagramme de Pourbaix d'un métal pour prévoir sa stabilité dans différents milieux, même si on se situe dans un domaine où le métal est censé se corroder, cela ne nous indique rien sur la vitesse de cette corrosion. Elle peut en fait être très lente.

• Les diagrammes de Pourbaix dépendent de la température.

• La grande majorité des diagrammes de Pourbaix disponibles dans la littérature technique ne tiennent compte que de la formation d'ions simples ou d'oxydes. On se rappellera donc lorsqu'on souhaite les utiliser pour prévoir la durabilité d'un métal qu'ils ne tiennent donc pas compte de l'éventuel présence de complexants dans le milieu environnant.

Sources et compléments

• M. Pourbaix, Atlas d'équilibres électrochimiques, Gauthier-Villars, paris, 1963.
• Exemple d'utilisation des diagrammes : [1]
• Diagramme de Pourbaix du fer à 25 °C : [2]

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