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F I C H E 1 8 – D i a g r a m m e s p o t e n t i e l - p H
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La construction d’un diagramme potentiel-pH se fait progressivement à partir des
couples d’un élément.
III Diagramme potentiel-pH de l’eau
En milieu aqueux, il est nécessaire de connaître l’action de l’eau sur les espèces présentes.
• cas du couple O 2(g) /H 2 O(E
0
= 1,23 V) :
O 2 + 4H
+
+ 4e
−
= 2 H 2 O : oxydation de l’eau en O 2 (de droite à gauche).
La relation de Nernst s’écrit : E = 1,23 − 0,059 pH (en prenant p O 2 = 1 bar).
Si E < 1,23 − 0,059 pH , alors l’oxydation de l’eau ne se produit pas.
• cas du couple H
+
/H 2(g) (E
0
= 0 V) :
2 H
+
+ 2 e
−
= H 2(g) ou 2 H 2 O + 2 e
−
= H 2(g) + 2 HO
− : réduction de l’eau en H 2 .
La relation de Nernst s’écrit : E = −0,059 pH (en prenant p H 2 = p
0 = 1 bar).
Si E > −0,059 pH, alors la réduction de l’eau ne se produit pas.
Les 2 droites E = f( pH) sont parallèles
(même pente).
Le domaine de stabilité thermodynamique
de l’eau se situe entre ces 2 droites.
Remarque : ce domaine de stabilité thermodynamique est en réalité
élargi pour des raisons cinétiques.
IV Utilisation d’un diagramme
potentiel-pH
• Si une espèce d’un couple rédox Ox/Red possède un domaine commun avec celui de
stabilité thermodynamique de l’eau, il n’y a pas de réaction observée entre cette espèce et H 2 O. Il y a réaction dans le cas contraire (avec oxydation ou réduction de l’eau).
• En superposant les diagrammes potentiels-pH de deux éléments, on peut prévoir
thermodynamiquement si deux espèces réagissent ensemble suivant qu’elles ont un
domaine commun ou non.
stabilité de H 2 O
pH
E (V)
14
0
1,23
O 2 (g)
0
H 2 (g)
Domaine de