Los diagramas EH-PH, también conocidos como diagramas de Pourbaix, son herramientas poderosas utilizadas en la química y la ciencia ambiental para visualizar la estabilidad de las diferentes especies químicas en función del PH y el potencial redox (EH). Así es como puedes construir uno:
1. Defina el sistema:
* Especies químicas: Identifique las especies químicas que desea incluir en el diagrama. Esto podría ser un solo elemento o un conjunto de compuestos relacionados.
* Condiciones: Especifique la temperatura, la presión y otras condiciones relevantes de su sistema.
* Concentración: Decide sobre la concentración de las especies químicas. La mayoría de los diagramas EH-PH se dibujan para una concentración específica (por ejemplo, 1 m), pero puede ajustar esto para aplicaciones específicas.
2. Recopilar datos termodinámicos:
* potenciales de reducción estándar: Encuentre los potenciales de reducción estándar (E °) para reacciones redox relevantes que involucran a las especies químicas. Esta información se encuentra típicamente en tablas o bases de datos.
* constantes de equilibrio: Determine las constantes de equilibrio (k) para todas las reacciones relevantes que involucran a la especie. Puede calcularlos usando el cambio de energía libre de Gibbs (ΔG °) o encontrarlos en literatura.
* Otros datos termodinámicos: Es posible que necesite otros datos termodinámicos como el cambio de entalpía (ΔH °), el cambio de entropía (ΔS °) y los coeficientes de actividad para aplicaciones específicas.
3. Escriba las reacciones químicas:
* reacciones redox: Escriba las ecuaciones químicas equilibradas para todas las reacciones redox posibles que involucran a las especies químicas.
* reacciones ácidas-base: Incluya reacciones de base ácida relevantes para tener en cuenta los cambios en el pH.
4. Derive las ecuaciones nernst:
* Para cada reacción redox: Use la ecuación Nernst para expresar el potencial redox (EH) en función del pH y las concentraciones de reactivos y productos.
* ecuación nernst: Eh =e ° - (rt/nf) ln (q) donde:
* Eh:potencial redox
* E °:potencial de reducción estándar
* R:constante de gas ideal
* T:temperatura
* N:Número de electrones transferidos
* F:Faraday constante
* P:Cociente de reacción
5. Trace las líneas de equilibrio:
* Para cada reacción: Trace la línea donde la reacción está en equilibrio (eh =0) en un gráfico con pH en el eje x y eh en el eje y.
* pendiente: La pendiente de cada línea está determinada por el número de electrones transferidos (n) y el número de protones (H+) involucrado en la reacción.
* Intercepts: Las intercepciones de las líneas están determinadas por el potencial de reducción estándar (E °) y la constante de equilibrio (k) para la reacción.
6. Definir campos de estabilidad:
* Campo de estabilidad: El área en el diagrama EH-PH donde una especie química específica es termodinámicamente estable.
* Identificar especies estables: Para cada punto en el diagrama, determine las especies estables en función de las reacciones que favorecen la oxidación o la reducción de esa especie.
* Campos de estabilidad de la etiqueta: Etiquete cada región con las especies químicas dominantes que es estable en esa área.
7. Agregue información adicional:
* Corrosión: Puede incluir líneas que representan el potencial de corrosión de los metales para aplicaciones prácticas.
* ph y rangos eh: Agregue líneas que representan rangos de interés de pH y EH específicos, como las que se encuentran en aguas naturales o procesos industriales.
* Otras especies: Considere incluir los campos de estabilidad de otras especies relevantes en el mismo sistema.
8. Interpreta el diagrama EH-PH:
* Predecir el comportamiento químico: El diagrama ayuda a predecir el comportamiento de una especie química dada en condiciones específicas de pH y EH.
* Identificar especies dominantes: Puede identificar fácilmente las especies químicas dominantes en un conjunto de condiciones.
* Analizar sistemas ambientales: Los diagramas EH-PH se utilizan en química ambiental para comprender el destino y el transporte de metales y otros contaminantes.
Herramientas de software:
* El software especializado como "Chemeql" o "Banco de trabajo de Geoquímica" se puede utilizar para generar diagramas EH-PH.
* El software de hoja de cálculo como Excel también se puede usar para calcular y trazar los datos, pero requiere más esfuerzo manual.
nota: La construcción de un diagrama EH-PH puede ser complejo, especialmente para sistemas de múltiples componentes. Siempre consulte datos termodinámicos confiables y consulte literatura relevante para aplicaciones específicas.
