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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 607 — #615
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TRACÉ DU DIAGRAMME E-PH DE L’EAU
1.2 Diagramme E−pH de l’eau, tracé du diagramme
Évolutions du potentiel
L’eau intervient dans deux couples oxydant-réducteur : O 2 (g)/H 2 O (de potentiel standard
E ◦
O 2 (g)/H 2 O = 1,23 V à 298 K) et H 2 O/H 2 (g) (de potentiel standard E ◦
H 2 O/H 2 (g) = 0,00 V par
convention). Le diagramme fait donc intervenir deux frontières. Nous convenons pour les
espèces gazeuses d’une convention de tracé p tra = 1 bar, qui correspond à la situation expérimentale rencontrée quand on fait barboter le gaz sous la pression extérieur égale à 1 bar.
Chaque évolution du potentiel est tracée en utilisant la démarche suivante :
• annonce du couple oxydant/réducteur étudié ;
• écriture de la demi-équation d’oxydoréduction associée au couple étudié ;
• écriture de l’équation de NERNST pour le couple étudié ;
• application des principales conventions fixant l’activité des différentes substances
intervenant dans l’équation de NERNST.
Étudions le couple O 2 (g)/H 2 O : la demi-équation du couple oxydant-réducteur s’écrit :
4 H
+
+ O 2 (g) + 4 e
−
=
2 H 2 O.
Le potentiel d’équilibre relatif à ce couple s’écrit moyennant les conventions admises sous la
forme :
E = E ◦
O 2 (g)/H 2 O +
0, 06
4
log([H + ] 4 p O 2 ) = 1, 23 − 0, 06pH / V.
Il s’agit d’une droite de coefficient directeur égal à −0,06 V.
Étudions le couple H 2 O/H 2 (g) : la demi-équation du couple oxydant-réducteur s’écrit :
2 H
+
+ 2 e
−
=
H 2 (g)
Le potentiel d’équilibre relatif à ce couple s’écrit moyennant les conventions admises sous la
forme :
E = E ◦
H 2 O/H 2 (g) +
0, 06
2
log
[H + ] 2
p H 2
= 0, 00 − 0, 06pH / V.
Il s’agit une nouvelle fois d’une droite de coefficient directeur égal à −0,06 V.
Le diagramme est représenté sur la figure 10.1. L’assignation des domaines qui apparaissent
dans le diagramme est réalisée au paragraphe suivant.
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1.2 Diagramme E−pH de l’eau, tracé du diagramme
Évolutions du potentiel
L’eau intervient dans deux couples oxydant-réducteur : O 2 (g)/H 2 O (de potentiel standard
E ◦
O 2 (g)/H 2 O = 1,23 V à 298 K) et H 2 O/H 2 (g) (de potentiel standard E ◦
H 2 O/H 2 (g) = 0,00 V par
convention). Le diagramme fait donc intervenir deux frontières. Nous convenons pour les
espèces gazeuses d’une convention de tracé p tra = 1 bar, qui correspond à la situation expérimentale rencontrée quand on fait barboter le gaz sous la pression extérieur égale à 1 bar.
Chaque évolution du potentiel est tracée en utilisant la démarche suivante :
• annonce du couple oxydant/réducteur étudié ;
• écriture de la demi-équation d’oxydoréduction associée au couple étudié ;
• écriture de l’équation de NERNST pour le couple étudié ;
• application des principales conventions fixant l’activité des différentes substances
intervenant dans l’équation de NERNST.
Étudions le couple O 2 (g)/H 2 O : la demi-équation du couple oxydant-réducteur s’écrit :
4 H
+
+ O 2 (g) + 4 e
−
=
2 H 2 O.
Le potentiel d’équilibre relatif à ce couple s’écrit moyennant les conventions admises sous la
forme :
E = E ◦
O 2 (g)/H 2 O +
0, 06
4
log([H + ] 4 p O 2 ) = 1, 23 − 0, 06pH / V.
Il s’agit d’une droite de coefficient directeur égal à −0,06 V.
Étudions le couple H 2 O/H 2 (g) : la demi-équation du couple oxydant-réducteur s’écrit :
2 H
+
+ 2 e
−
=
H 2 (g)
Le potentiel d’équilibre relatif à ce couple s’écrit moyennant les conventions admises sous la
forme :
E = E ◦
H 2 O/H 2 (g) +
0, 06
2
log
[H + ] 2
p H 2
= 0, 00 − 0, 06pH / V.
Il s’agit une nouvelle fois d’une droite de coefficient directeur égal à −0,06 V.
Le diagramme est représenté sur la figure 10.1. L’assignation des domaines qui apparaissent
dans le diagramme est réalisée au paragraphe suivant.
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