Chapitre C 3 : Diagrammes E-pH
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1
Rappellez la relation du pH.
2
Quel est l'objectif des diagrammes E-pH ?
L'objectif est d'illustrer pour un potentiel E donnée, et un pH donnée, quelle espèce predomine (ou "existe" pour un solide).
=> On trace généralement un diagramme E-pH pour un certain élément chimique.
=> On trace généralement un diagramme E-pH pour un certain élément chimique.
3
Traitez l'exemple du MnO4-(aq) / Mn2+(aq). Déterminez l'expression E en fonction du pH et du Eo du couple.
Allez ! Voir le cours.
4
Dans un diagrame E-pH, qui est l'ordonnée et qui est l'abscisse ?
Ordonnée : E
Abscisse : pH
Abscisse : pH
5
Pour tracer une frontière entre un domaine de prédominance d'un espèce (aq) et un domaine d'existence d'une espèce (s), que fait-on ?
On suppose que sur cette frontière :
- Le solide existe.
- La concentration de l'espèce dissoute est égale à la concentration de tracé choisie (la même pour toutes les frontières du diagramme) noté Ct.
- Le solide existe.
- La concentration de l'espèce dissoute est égale à la concentration de tracé choisie (la même pour toutes les frontières du diagramme) noté Ct.
6
Traitez l'exemple du Zn2+(aq) / Zn(s). Tracez son diagramme E-pH. Quelles suppositions faire (il y en a 2) ?
Allez ! Voir le cours partie 1.
7
Dans le cas où une espèce gazeuse est présente, son activité ai est donnée par : . Ainsi :
- on pose alors Pi = Pt (pression de tracé).
=> Souvent, on prendra Pt = 1,0 bar.
=> Souvent, on prendra Pt = 1,0 bar.
8
Traitez l'exemple des couples de l'eau :
- H+(aq) / H2(g)
- O2(g) / H2O(l)
=> Ecrire en milieu acide et basique. Déterminez les conditions nécessaires aux tracés. Enfin, réalisez ce dernier.
- H+(aq) / H2(g)
- O2(g) / H2O(l)
=> Ecrire en milieu acide et basique. Déterminez les conditions nécessaires aux tracés. Enfin, réalisez ce dernier.
Voir les cours.
9
A la frontière entre 2 domaines de prédominance de 2 espèces (aq), les concentrations de ces 2 espèces sont égales. Que dire alors :
Frontière entre X(aq) et Y(aq), on a [X] = [Y]. Ensuite, plusieurs conventions possibles :
- Soit on pose que [X] + [Y] = Ct.
- Soit on pose que .
- Soit on raisonne sur la concentration totale en l'élément chimique étudié.
- Soit on pose que [X] + [Y] = Ct.
- Soit on pose que .
- Soit on raisonne sur la concentration totale en l'élément chimique étudié.
10
Traitez l'exemple du couple I2(aq) / I-(aq). Etudiez les trois conventions citées. En déduire à chaque fois, l'expression de E, en fonction du pH.
Veuillez voir le cours mon seigneur.
11
Comment noter la concentration totale dans la troisième convention ?
On la note CI.
12
Quel est le but des diagrammes E-pH du fer ?
Le but est de tracer le diagramme E-pH du fer avec Ct = 0,01 mol-L-1 en envisageant les espèces suivantes :
- Fe(s), Fe2+(aq), Fe3+(aq), Fe(OH)2(s), Fe(OH)3(s)
- Fe(s), Fe2+(aq), Fe3+(aq), Fe(OH)2(s), Fe(OH)3(s)
13
Pour les diagrammes E-pH du Fer, quels sont les 4 étapes ?
- 1/ Placement relatif des espèces
- 2/ Equation des frontières acide-base
- 3/ Equation des frontières redOx entre : Fe(s) et Fe2+(aq) ?, entre Fe2+(aq) et Fe3+(aq) ?
- 4/ Etablir les frontières restantes
- 2/ Equation des frontières acide-base
- 3/ Equation des frontières redOx entre : Fe(s) et Fe2+(aq) ?, entre Fe2+(aq) et Fe3+(aq) ?
- 4/ Etablir les frontières restantes
14
Revoir le schéma du placement relatif des espèces !
Voir le cours.
15
A partir des 5 espèces du Fer, déterminer le Ks des deux espèces solides et les Eo des couples associés.
- Les placer relativement dans le diagramme E-pH
- Trouvez les équations des frontières acide\/base puis celles des Ox/Red. Ensuite, tracez le diagramme E-pH incomplet
- Déterminez les frontières restantes
- Les placer relativement dans le diagramme E-pH
- Trouvez les équations des frontières acide\/base puis celles des Ox/Red. Ensuite, tracez le diagramme E-pH incomplet
- Déterminez les frontières restantes
Voir le cours !
16
Quel est l'intérêt de superposer les diagrammes E-pH de l'eau et du metal ?
En superposant les diagrammes E-pH d'un métal et de l'eau, on peut savoir si ce métal va être oxydé par l'eau ou non.
17
Les domaines d'existence du métal (s) et de l'eau (l) se supeposent-ils (critères) ?
- Si oui, le métal peut cohabiter avec l'eau sans être oxydé.
- Si non (domaines disjoints), comme dans le cas du Fer, la réaction d'oxydation du métal par l'eau est thermodynamiquement favorisée.
- Si non (domaines disjoints), comme dans le cas du Fer, la réaction d'oxydation du métal par l'eau est thermodynamiquement favorisée.
18
Définir les zones importantes pour un métal (superposition des diagrammes E-pH).
- Zone d'immunité : c'est une zone dans laquelle le métal n'est pas attaqué par l'eau = domaine d'existence du métal (s).
- Zone de corrosion : réaction entre le métal et l'eau pour former un ion métalique.
- Zone de passivation : réaction entre le métal et l'eau pour former un oxyde ou hydroxyde métallique stable.
- Zone de corrosion : réaction entre le métal et l'eau pour former un ion métalique.
- Zone de passivation : réaction entre le métal et l'eau pour former un oxyde ou hydroxyde métallique stable.
19
La passivation est de plus ou moins bonne qualité suivant que l'oxyde ou hydroxyde métallique formé est fiable ou non. Que dire des oxydes Zn et Al ou ceux de Fe ?
- Les oxydes de Zn et Al sont solides (pas fiable) et la passivation est efficace : la formation d'une fine couche d'oxyde en surface protège efficacement le reste du métal.
- Les oxydes de Fe sont très fiables (rouille) : la passivation est donc de mauvaise qualité et l'oxydation se poursuit en rongeant progressivement le métal.
- Les oxydes de Fe sont très fiables (rouille) : la passivation est donc de mauvaise qualité et l'oxydation se poursuit en rongeant progressivement le métal.
20
Peut-on prévoir les réactions RedOx ?
Oui. En supposant deux diagrammes de 2 éléments différents, on peut savoir si certaines réactions sont thermodynamiquement favorisées ou non.
21
Traitez l'exemple de la superposition des diagrammes E-pH du Chlore et de l'iode.
Allez !
22
Les ions iodure I-(aq) et hypochlorite ClO-(aq) ont des domaines de prédominance disjoints. Ainsi :
Ils ne peuvent pas cohabiter de façon stable. l'oxydation de I-(aq) par ClO-(aq) est donc thermodynamiquement favorisée.
23
Traitez les exemples de Dissmutation et de médiamutation. Que peut-on ainsi prévoir ?
On peut prévoir les réactions associées.
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