Diagrammes potentiel-pH

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2015/2016 Diane Cabaret de Alberti 1

Diagrammes potentiel-pH

1 Diagrammes potentiel-pH 1.1 Diagramme de l’eau

On dispose des données thermodynamiques suivantes :

0 0

2O/ H :2 1 0,00 2/ 2O : 2 1, 23

H E  V et O H E  V

On suppose que les pressions partielles des gaz sont prises égales à 1 bar.

Eau oxydante : couple H2O/H2

2( )

3 2( ) 2

0

1 1 1

2

1 2

0,06log 0 0,06

g

H

H O e H H O

H

E E pH

P

 



   

 

 

   

Eau réductrice : couple O2/H2O

2( )

2( ) 2

0 2

2 2

1 2 2

2

0,06log 1, 23 0,06

2 ^g

g

O

O e H H O

E E P H pH

 



  

 

      

1.2 Diagramme du fer

1.2.1 Données

On dispose des données thermodynamiques suivantes :

3 2 0 2 0

1 ( ) 2

2( ) 3( )

/ : 0,77 / : 0, 44

( ) : 15 ( ) : ' 38

s

s s s s

Fe Fe E V et Fe Fe E V

Fe OH pK et Fe OH pK

     

 

On suppose que la concentration chaque forme en solution dans son domaine de prédominance est égale à une même concentration de tracé c0 (très important pour la forme du diagramme) :

3 2 1 1

0 1,0.10 .

c Fe^   Fe ^ ^ mol L^ Les différentes espèces sont résumées sur le diagramme en no :

1.2.2 Domaines de prédominance

Précipitation de Fe OH( )2( )_s : Fe²^2HO^Fe OH( )2( )_s

Le précipité apparaît pour :

2 2

2 2 2 14

0 2^e 0 ^e 10 7

s

K K

K Fe HO c h c pH

K h

  

   

         

Précipitation de Fe OH( )_{3( )}_s : Fe³^3HO^Fe OH( )_{3( )}_s Le précipité apparaît pour :

3 3

3 3 3 5

0 3 0

' 10 1,67

'

e e

s

K K

K Fe HO c h c pH

h K

  

   

         

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1.2.3 Mise en équation 1.2.3.1 Etude du couple II/0

Si pH ≤ 7 : ² _{( )} ₂⁰ 0,06 ²

2 log 0, 47

s 2

Fe^ e^Fe EE  Fe ^  V Si pH ≥ 7 :

 

2_{ } ( ) ⁰2 2 ⁰2

0,06 1

2 2 ' log ' 0,06 0,06

s 2 e

Fe OH s e Fe OH E E E pK pH

OH

 

        

 

 

1.2.3.2 Etude du couple III/II Si pH ≤ 1,67 :

3

3 2 0

1 0,06log Fe2 0,77

Fe e Fe E E V

Fe



  



 

 

    

 

 

Si 1,67 ≤ pH ≤ 7 :

 

3_{ } ² 1⁰ 2 3 1⁰ 2 3

1 1

3 ' 0,06log ' 0,06log 0,18

s

e

Fe OH e Fe OH E E E pH

Fe K Fe OH

  

  

       

 

     

   

Si pH ≥ 7 :

 

3_{ }

 

2_{ } 1⁰ 1⁰

" 0,06log 1 " _e 0,06

s s

Fe OH e Fe OH OH E E E pK pH

OH

 

        

 

 

1.2.4 Tracé et lecture du diagramme