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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 609 — #617
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DIAGRAMME E-PH DU FER
On remarquera utilement que pour un pH fixé, plus le potentiel E s’élève plus les espèces oxydées sont rencontrées. Cette observation peut se révèler utile dans certains
exercices proposant d’attribuer des domaines de stabilité.
Droite frontière d’un diagramme potentiel-pH
Considérons le cas du couple MnO
–
4 /Mn 2+ , indiquer l’équation de la droite E = f (pH) du
diagramme E−pH en acceptant la convention qui fixe chaque concentration en espèce dissoute égale à c tra .
Réponse :
Écrivons la demi-équation d’oxydoréduction correspondant au couple oxydant-réducteur
MnO
–
4 /Mn 2+ :
MnO
−
4
+ 8 H + + 5 e −
=
Mn
2+
+ 4 H 2 O.
Le potentiel d’équilibre est fourni par la loi de NERNST selon :
E = E ◦
MnO
−
4 /Mn 2+ +
0, 06
5
log
[MnO
−
4 ][H + ] 8
[Mn
2+ ]
/ V
E = E ◦
MnO
−
4 /Mn 2+ −
0, 06
5
8pH +
0, 06
5
log
[MnO
−
4 ]
[Mn
2+ ]
/ V.
En utilisant la convention fixée par l’énoncé, il vient l’équation de droite cherchée :
E = E ◦
MnO
−
4 /Mn 2+ − 0, 096pH / V.
Ce résultat montre que lorsque le pH augmente, le potentiel d’oxydoréduction diminue :
l’ion MnO
–
4 se révèle de moins en moins oxydant.
Exercice résolu
2 Diagramme E-pH du fer
Considérons l’élément fer sous les formes suivantes :
Fe(s), Fe 2+ ,Fe 3+ , Fe(OH) 2 (s) et Fe(OH) 3 (s).
Nous recherchons en fonction du pH et du potentiel les zones correspondant à la stabilité de
ces différentes substances.
2.1 Conventions, diagramme de situation
La convention de tracé choisie pour le tracé du diagramme est c tra = 10 −2 mol·L −1 (concentration en espèce dissoute). Les pK s des précipités Fe(OH) 2 (s) et Fe(OH) 3 (s) sont respecti609
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DIAGRAMME E-PH DU FER
On remarquera utilement que pour un pH fixé, plus le potentiel E s’élève plus les espèces oxydées sont rencontrées. Cette observation peut se révèler utile dans certains
exercices proposant d’attribuer des domaines de stabilité.
Droite frontière d’un diagramme potentiel-pH
Considérons le cas du couple MnO
–
4 /Mn 2+ , indiquer l’équation de la droite E = f (pH) du
diagramme E−pH en acceptant la convention qui fixe chaque concentration en espèce dissoute égale à c tra .
Réponse :
Écrivons la demi-équation d’oxydoréduction correspondant au couple oxydant-réducteur
MnO
–
4 /Mn 2+ :
MnO
−
4
+ 8 H + + 5 e −
=
Mn
2+
+ 4 H 2 O.
Le potentiel d’équilibre est fourni par la loi de NERNST selon :
E = E ◦
MnO
−
4 /Mn 2+ +
0, 06
5
log
[MnO
−
4 ][H + ] 8
[Mn
2+ ]
/ V
E = E ◦
MnO
−
4 /Mn 2+ −
0, 06
5
8pH +
0, 06
5
log
[MnO
−
4 ]
[Mn
2+ ]
/ V.
En utilisant la convention fixée par l’énoncé, il vient l’équation de droite cherchée :
E = E ◦
MnO
−
4 /Mn 2+ − 0, 096pH / V.
Ce résultat montre que lorsque le pH augmente, le potentiel d’oxydoréduction diminue :
l’ion MnO
–
4 se révèle de moins en moins oxydant.
Exercice résolu
2 Diagramme E-pH du fer
Considérons l’élément fer sous les formes suivantes :
Fe(s), Fe 2+ ,Fe 3+ , Fe(OH) 2 (s) et Fe(OH) 3 (s).
Nous recherchons en fonction du pH et du potentiel les zones correspondant à la stabilité de
ces différentes substances.
2.1 Conventions, diagramme de situation
La convention de tracé choisie pour le tracé du diagramme est c tra = 10 −2 mol·L −1 (concentration en espèce dissoute). Les pK s des précipités Fe(OH) 2 (s) et Fe(OH) 3 (s) sont respecti609