31
CHAPITRE
Diagrammes potentiel-pH
L’essentiel du cours
Pourquoi le fer s’endommage-t-il au contact de l’eau ? Pourquoi est-il dangereux de mélanger
acide et eau de Javel ?
Contexte
Dans le chapitre 30 nous avons vu qu’en comparant les potentiels redox de deux couples oxydant/réducteur il était possible de prévoir le sens de la réaction spontanée. Cependant dans certains cas, le potentiel d’un couple oxydant/réducteur dépend du pH de la solution ce qui pourra
influencer la réaction envisagée. Il est donc important de construire un outil graphique permettant de visualiser les différents potentiels mis en jeu en fonction du pH de la solution : c’est le
diagramme potentiel-pH.
Pour tracer un diagramme potentiel-pH il convient de définir :
• les espèces à prendre en compte ;
• des conventions concernant les concentrations des espèces dissoutes ;
• des conventions concernant la pression partielle des espèces gazeuses.
Ces conventions sont précisées pour chaque diagramme de façon à adapter l’outil à la
situation étudiée. Toutefois, la concentration et la pression partielle intervenant dans
le terme logarithmique de la formule de Nernst, leurs valeurs influent peu sur l’allure
du diagramme.
1 Construction des diagrammes potentiel-pH
Commençons par le problème concernant le fer.
À titre d’exemple construisons son diagramme E − pH, en considérant les espèces Fe(s), Fe
2+ (aq),
Fe
3+ (aq), Fe(OH) 2 (s) et Fe(OH) 3 (s). Nous prendrons comme concentration de travail des espèces
dissoutes : c tra = 1,0 · 10
−2 mol · L
−1 .
On précise :
• les pK s des hydroxydes : pK s (Fe(OH) 2 ) = 15,0 et pK s (Fe(OH) 3 ) = 37,2 ;
• les potentiels standard des couples Fe
2+ /Fe et Fe
3+ /Fe
2+ :
E
◦
Fe
2+
/Fe
= −0,44 V, E
◦
Fe
3+
/Fe
2+ = 0,77 V.
Afin que le lecteur puisse se faire une idée de l’allure d’un diagramme E − pH, nous présentons
figure 31.1 celui du fer avant de détailler sa construction.
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
CHAPITRE
Diagrammes potentiel-pH
L’essentiel du cours
Pourquoi le fer s’endommage-t-il au contact de l’eau ? Pourquoi est-il dangereux de mélanger
acide et eau de Javel ?
Contexte
Dans le chapitre 30 nous avons vu qu’en comparant les potentiels redox de deux couples oxydant/réducteur il était possible de prévoir le sens de la réaction spontanée. Cependant dans certains cas, le potentiel d’un couple oxydant/réducteur dépend du pH de la solution ce qui pourra
influencer la réaction envisagée. Il est donc important de construire un outil graphique permettant de visualiser les différents potentiels mis en jeu en fonction du pH de la solution : c’est le
diagramme potentiel-pH.
Pour tracer un diagramme potentiel-pH il convient de définir :
• les espèces à prendre en compte ;
• des conventions concernant les concentrations des espèces dissoutes ;
• des conventions concernant la pression partielle des espèces gazeuses.
Ces conventions sont précisées pour chaque diagramme de façon à adapter l’outil à la
situation étudiée. Toutefois, la concentration et la pression partielle intervenant dans
le terme logarithmique de la formule de Nernst, leurs valeurs influent peu sur l’allure
du diagramme.
1 Construction des diagrammes potentiel-pH
Commençons par le problème concernant le fer.
À titre d’exemple construisons son diagramme E − pH, en considérant les espèces Fe(s), Fe
2+ (aq),
Fe
3+ (aq), Fe(OH) 2 (s) et Fe(OH) 3 (s). Nous prendrons comme concentration de travail des espèces
dissoutes : c tra = 1,0 · 10
−2 mol · L
−1 .
On précise :
• les pK s des hydroxydes : pK s (Fe(OH) 2 ) = 15,0 et pK s (Fe(OH) 3 ) = 37,2 ;
• les potentiels standard des couples Fe
2+ /Fe et Fe
3+ /Fe
2+ :
E
◦
Fe
2+
/Fe
= −0,44 V, E
◦
Fe
3+
/Fe
2+ = 0,77 V.
Afin que le lecteur puisse se faire une idée de l’allure d’un diagramme E − pH, nous présentons
figure 31.1 celui du fer avant de détailler sa construction.
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