Hvordan beregne en Pourbaix Diagram for Nickel

Oppdaget i 1751 av den svenske vitenskapsmannen Axel Fredrik Cronstedt, er nikkel en hard og seig metall som vanligvis brukes i produksjonen av rustfritt stål. Nikkel og legert nikkel er mer korrosjonsbestandig enn andre metaller. En Pourbaix, eller en potensiell pH-diagram, bidrar til å bestemme korrosjon oppførselen til et materiale i et flytende miljø. Forbereder Pourbaix diagrammer for nikkel og dets oksiderte arter tillater deg å forutse og kontroll korrosjon og muligens forlenge levetiden på nikkel undervanns rør og rør.

Bruksanvisning

1 Trace x- og y-aksen på et stykke papir. Y-aksen representerer det likevektspotensialet, forkortet som «Ee". Ved beregning av et Pourbaix diagram Ee beregnes i volt i forhold til standard hydrogenelektrode -OR SHE - også kjent som en referanse-elektrode. X-aksen representerer den pH. Opprinnelsen av aksene faller sammen med den pH-verdi på null og en verdi på -1,8 på y-aksen. Markere den vertikale akse for hver 0,2 enheter til n nivå av to. Den horisontale aksen bør inneholde verdier starter fra null til 16.

2 Spor to linjer på diagrammet representerer antall mulige katodiske reaksjoner for vann.

Reaksjonene for vann er som følger:
2H ++ 2e H2
H2O ½ O2 + 2H ++ 2e

Oppnå verdiene for likevektspotensialet for hver av disse reaksjonene i henhold til Nerst ligning. For første ligningen Ee = -0.059pH, mens det for andre, Ee = 1.223-0.059pH. Spore skrå linjer som representerer disse reaksjonene i diagrammet. Tegn en nedadgående linje, som stammer fra punkt null på y-aksen og en annen linje ned fra 1,223 nivå på y-aksen. Disse linjene er tegnet på samme måte i alle Pourbaix diagrammer for alle metaller og deres art.

3 Finn ut hvor mange oksiderende arter for nikkel, inkludert Ni2 +, Ni (OH) 2 og NiO. Beregn likevektspotensialet for hver av disse arter med den Nerst ligning med formelen:

Ee = E0 -2,303 RT / zF x

log (redusert) / (oksidert)

"E0" representerer standard potensial. Bruk 8,3145 J K-1-mol-1,
som er verdien av "R" --Rommet universell gasskonstant, og 96 485 C pr mol av elektroner på "F", eller Faraday konstant. I denne ligning, "T" er den absolutte temperatur og "z" er antall mol elektron som tar del i reaksjonen. Beregn logaritmen ved hjelp av en kalkulator og bruke nummeret av redusert og oksidert arter i reaksjonen. For eksempel i reaksjons:

Ni2 + + 2H2O Ni (OH) 2 + 2H +

beregne log Ni (OH) 2 (H +) 2 / (Ni2 +) (H2O) 2

Tatt i betraktning at de kontinuerlige faser av Ni (OH) 2 og H2O har aktiviteter av en, beregne log (H +) 2 / (Ni2 +).

4 Merk alle resultatene i diagrammet etter beregning av likevektspotensialet for hver av nikkel oksiderende arter. Den oksiderende arter Ni2 + er et resultat av en ren syre-base-reaksjon, og det er ikke avhengig av potensial, så spore den som en vertikal linje i diagrammet. Tolke diagrammet etter sporing alle linjer. Nikkel er immun mot korrosjon når det er i en væske med forholdene under noen av de linjene du ser i diagrammet.