Diagramme potentiel pH et concentration de travail

[invitec79d8002]

Bonjour,
Je me pose quelques question sur les diagrammes. Pas trop que la construction, je vois comment faire. Plus sur la compréhension. Prenons l'exemple du fer.
1) quelle est la définition de la concentration de travail?
De ce que je sais c'est la concentration atomique de l'élément en solution. Quand on se place à la frontière entre l'oxyde de fer 3 et fe 2+ (pH > 2 pour c0 = 10-2M) la concentration de travail est égale à celle de fe2+ : c0 = [fe2+]. pourtant une partie du fer est sous forme fe(oh)3, déjà la je comprends moins mais admettons que la concentration en solution est constante, égale à c0.quand on se place à la frontière entre les 2 oxydes de fer (pH > 7,5 pour c0 = 10-2M), cette concentration devient quasi nulle. Ces 2 résultats me semblent contradictoire. C0 n'est plus constante.
2) pour se placer dans un certain domaine de potentiel sur le diagramme, comment fait on? On place une électrode de platine? Le générateur fournit une différence de potentiel, mais différence par rapport à quoi? S'il y a oxydation de l'eau, il y a réduction de quelle espèce?
S'il n'y a pas de générateur, le potentiel de l'eau est nul? Ca correspond à l'axe des abscisses ?


Merci d'avance pour vos réponses.
Bonne soirée.
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[jeanne08]

- je ne sais pas ce qu'est la concentration de travail
- dans ce genre de diagramme on note l'espèce prédominante dans chaque domaine et on considère qu'un précpité est prédominant dès qu'il existe
- pour fixer un potentiel on imagine un couple redox mis en grosse quantité : exemple le pH est fixé à 1 , la frontière Fe3+/Fe2+ est à 0.77V et Fe3+ est prédominant à E =1 V .
Imaginons que l'on mette un couple redox OX/RED de potentiel 1V dans solution avec (OX )= (RED) = 1 mol/L la solution contient, par ailleurs, des Fe2+ et des Fe3+ à la concentration 0.01 mol/L. Alors on fait la réaction quasi totale OX + Fe2+ -> Fe3+ + RED (rappel: l'oxydant qui est au dessus oxyde le reducteur au dessous) donc la solution contient 1-0.1 ~1 de OX, quasi plus de Fe2+ , 0.02 de Fe3+ et 1+0.01 ~1 de RED . Tu vois bien que l'espèce Fe3+ prédomine sur l'espèce Fe2+ à E = 1 V
- si l'eau est oxydée en O2 c'est qu'il y a un oxydant qui peut oxyder l'eau, donc un oxydant dont le potentiel redox est au dessus du potentiel du couple H2O/O2

[nlbmoi]

- je ne sais pas ce qu'est la concentration de travail

Je pense que c'est la concentration à laquelle on trace le diagramme

[invitec79d8002]

Merci pour votre réponse.
Cependant je n'ai pas vraiment la réponse à mes questions. Je me suis peut être mal expliqué.
Je sais qu'au dessus de la droite c'est l'oxydant qui prédomine. Je sais appliquer les methodes pour faire la construction du diagramme et pour l'interpréter. Mais il y a des petits trucs qui coincent.
On parle de l'immunité du fer par exemple qui intervient à pH pas trop élevé en dessous de 0,50v : quand on dit ça, ça veut dire que c'est le potentiel du couple h2O/h2 qu'on abaisse en dessous de 0,50v? Comment fait-on? Avec un générateur? Cette notion de fixer le potentiel ne me parle pas expérimentalement vu qu'un générateur donne une différence de potentiel...
À E=2,5 v l'eau s'oxyde en o2. Ça se fait avec un générateur. Pouvez vous me donner un exemple de montage dans lequel seraitle réducteur, le potentiel correspondait à quoi dans ce cas...
Le cuivre est stable dans l'eau et j'ai bien compris comment analyser le diagramme avec ces notions de domaines disjoints. Mais quel est le potentiel du cuivre ? 0 volts? Cela correspond à l'axe des abscisses?
Comment analyser ce diagramme si on place le potentiel dans le domaine de cu2+? Faut il changer quelque chose dans le diagramme? Ces notions de domaines de domaines disjoints ne marche plus.
Je sais faire la plupart des exos mais je sens que globalement je n'ai pas bie compris....
Merci pour vos réponses.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

- je ne comprends pas tes questions . le potentiel du couple H2O ( ou H+ ) /H2 est 0,00V à pH = 0 et on ne peut pas le changer
- le fer est attaqué par l'eau ( ou les ions H+) à pH acide car le potentiel du couple Fesolide/Fe2+ est de l'ordre de - 0.50 V donc H+ oxydant est à un potentiel supérieur à Fe reducteur
- le couple Cusolide/Cu2+a un potentiel redox standard de 0.34 V soit , avec une concentration de Cu2+ de 0.01 mol/L un potentiel de 0.28V . On voit que les ions H+ , à pH=0 sont incapables d'oxyder Cu en Cu2+
- tu peux superposer des diagrammes pour prévoir ce qui peut se passer quand on met en présence tel et tel produits : un oxydant est capable d'oxyder un réducteur dont le potentiel est plus bas
- on peut aussi faire des réactions redox de façon électrochimique , dans une pile ou dans un électrolyseur

[invite5ece2b62]

Experimentalement, tu peux utiliser une cellule electrochimique à 3 électrodes pour mesurer ces potentiels. Dans ton exemple, a faible pH et en dessous de -0.5V, le fer est immunisé. Ce potentiel de -0.5V est le potentiel mesuré entre ton electrode de reference et celle de travail, sachant que dans un diagramme de Pourbaix, l'electrode de reference est SHE et l'electrode de travail ton echantillon de fer.

Avec ce type de montage et un potentiostat, tu peux appliquer un potentiel entre ton electrode de reference et celle de travail et ainsi te placer precisement sur ton diagramme de Pourbaix. Par exemple en appliquant, un potentiel de +0.3V vs SHE a pH basique (supérieur a 7), l'element stable dans ce cas sera Fe(OH)3. De plus, dans ce cas, H2O est stable et ne s'oxyde pas pour donner du dioxygene.

En esperant que ca t'aide un peu

[invitec79d8002]

Merci beaucoup à vous 2 pour vos réponses.
Je pense mieux comprendre grâce à vos explications.
Bonne soirée