D i a g r a m m e p o t e n t i e l - p H d u n i c k e l
On limite le diagramme aux espèces suivantes
Solides : Ni ; NiO 2 ; Ni(HO) 2 ; Ions : Ni
2+ .
La concentration C T de l’espèce Ni
2+ en solution est prise, par convention, égale à
1,0·10
−3 mol·L
−1 .
1. Calculez le pH de précipitation de Ni(HO) 2 à partir d’une solution de Ni
2+ .
2. Écrivez les demi-équations de réaction des différents couples rédox mis en jeu
dans l’établissement du diagramme et exprimer le potentiel en fonction du pH dans
le domaine de pH pour lequel un couple prédomine.
3. Tracez le diagramme potentiel-pH, en indiquant dans chaque domaine l’espèce
prépondérante.
Données à 298 K et pH = 0 : E
0
Ni 2+ /Ni
= −0,25 V ; E
0
NiO 2 /Ni 2+ = 1,59 V .
Produit de solubilité de Ni(HO) 2 : pK S = 16,0. pK e = 14,0.
S o l u t i o n
1. Le précipité d’hydroxyde de nickel se forme si P i K S (cf. fiche 22), soit :
[Ni
2+ ][HO
− ]
2
K S ou encore [Ni
2+ ] ×
K e
[H 3 O + ]
2
K S . On a donc :
[H 3 O
+ ] K e ×
C T
K S
1
2
donc : −log[H 3 O
+ ] −log K e −
1
2
(log C T − log K S ).
Finalement, pH pK e −
1
2
(log C T + pK S ) . Le pH de début de précipitation de
Ni(HO) 2 est donc pH = 14,0 −
1
2
(16,0 + log 1,0·10
−3
) = 7,5 .
2. Demi-équations de réaction :
• cas du couple 1 : Ni
2+
/Ni (s) : Ni
2+
+ 2e
−
= Ni (s) . La relation de Nernst s’écrit :
E 1 = −0,25 +
0,059
2
log[Ni
2+ ] (valable si pH < 7,5 ). Sur la frontière,
E 1 = −0,25 +
0,059
2
log 1,0·10
−3
= −0,34 V .
Ni
2+ prédomine si E > E 1 .
• cas du couple 2 : NiO 2(s) /Ni
2+ : NiO 2(s) + 4 H
+
+ 2e
−
= Ni
2+
+ 2 H 2 O
E 2 = 1,59 +
0,059
2
log [H
+ ]
4
−
0,059
2
log [Ni
2+ ] (valable si pH < 7,5).
Sur la frontière, E 2 = 1,59 − 4 ×
0,059
2
pH −
0,059
2
log 1,0·10
−3
= 1,68 − 0,12 pH.
100 C h i m i e g é n é r a l e e n 3 0 f i c h e s