Purbaix
Páginas: 9 (2150 palabras)
Publicado: 20 de octubre de 2012
Características y usos de los
diagramas de Pourbaix
Apellidos, nombre
Departamento
Centro
Muñoz Portero, María José (mjmunoz@iqn.upv.es)
Ingeniería Química y Nuclear
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Industriales
1 Resumen de las ideas clave
En este artículo vamos a aprender qué es un diagrama de Pourbaix, cuales son sus
principales características, cuál es su utilidad ycómo se interpretan los datos que
contienen. Todo ello lo veremos a través de ejemplos prácticos para facilitar el
aprendizaje de los conceptos básicos descritos en el presente documento.
2 Objetivos
Una vez que el alumno se lea con detenimiento este documento, será capaz de:
Interpretar los datos representados en un diagrama de Pourbaix.
Predecir las zonas de inmunidad, corrosión ypasivación de un metal en un
medio agresivo determinado.
3 Introducción
¿Cómo podemos determinar las regiones de estabilidad termodinámica de las
especies de un metal en un medio dado?. Esto podemos hacerlo a través de los
diagramas potencial-pH, conocidos como diagramas de Pourbaix, debido a que
fue el primero en sugerirlos en 1945, los cuales serán descritos en el presente
documento.
4Desarrollo
4.1 Definición de diagrama de Pourbaix
Un diagrama de Pourbaix es una representación gráfica del potencial (ordenada)
en función del pH (abscisa) para un metal dado bajo condiciones termodinámicas
standard (usualmente agua a 25 ºC). El diagrama tiene en cuenta los equilibrios
químicos y electroquímicos y define el dominio de estabilidad para el electrólito
(normalmente agua), el metal ylos compuestos relacionados, por ejemplo, óxidos,
hidróxidos e hidruros. Tales diagramas puedes construirlos a partir de cálculos
basados en la ecuación de Nernst y en las constantes de equilibrio de distintos
compuestos metálicos [1-4].
A modo de ejemplo en la Figura 1 puedes ver el diagrama de Pourbaix para un
sistema metal-agua, como es el caso del sistema níquel-agua a 25 ºC. En dichodiagrama puedes observar las regiones de estabilidad termodinámica de las
especies de níquel en agua: Ni, NiH0,5, β-Ni(OH)2, NiOOH (fase-beta), NiO2 (fase−
−
gamma), Ni+2, NiOH+, Ni(OH)3 y Ni(OH)42 .
La presencia de agentes complejantes, como por ejemplo, cloruros, bromuros,
cianuros, amoniaco, carbonatos, etc., puede modificar apreciablemente los
diagramas de Pourbaix debido a la formacióncon el metal de complejos
altamente estables en disolución o de sales insolubles. Como consecuencia, en los
diagramas aparecen nuevos dominios para las especies iónicas en disolución que
ocupan espacios más amplios que los correspondientes a los sistemas metal-agua.
En la Figura 2 puedes ver un ejemplo de un diagrama de Pourbaix para el sistema
ternario níquel-bromuro-agua a 25 ºC,correspondiente al níquel en una disolución
acuosa de bromuro de litio (LiBr) de 850 g/l a 25 ºC. En dicho diagrama puedes
observar la región de estabilidad termodinámica de una nueva especie acuosa:
NiBr2.
2.0
1.8
NiO 2
(fase-gamma)
1.6
1.4
1.2
NiOOH
(fase-beta)
1.0
0.8
0.6
Ni
E (VSHE )
0.4
10
+2
0
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-2
10
-4
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a
-6
NiOH
0.2
+
--2
Ni(OH) 3
0.0
Ni(OH) 4
β -Ni(OH) 2
-0.2
10
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Ni
-0.8
b
-1.0
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NiH 0.5
-1.4
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pH
Figura 1. Diagrama de Pourbaix para el sistema níquel-agua a 25 ºC.
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NiBr 2 (ac)
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diagramas de Pourbaix
Apellidos, nombre
Departamento
Centro
Muñoz Portero, María José (mjmunoz@iqn.upv.es)
Ingeniería Química y Nuclear
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Industriales
1 Resumen de las ideas clave
En este artículo vamos a aprender qué es un diagrama de Pourbaix, cuales son sus
principales características, cuál es su utilidad ycómo se interpretan los datos que
contienen. Todo ello lo veremos a través de ejemplos prácticos para facilitar el
aprendizaje de los conceptos básicos descritos en el presente documento.
2 Objetivos
Una vez que el alumno se lea con detenimiento este documento, será capaz de:
Interpretar los datos representados en un diagrama de Pourbaix.
Predecir las zonas de inmunidad, corrosión ypasivación de un metal en un
medio agresivo determinado.
3 Introducción
¿Cómo podemos determinar las regiones de estabilidad termodinámica de las
especies de un metal en un medio dado?. Esto podemos hacerlo a través de los
diagramas potencial-pH, conocidos como diagramas de Pourbaix, debido a que
fue el primero en sugerirlos en 1945, los cuales serán descritos en el presente
documento.
4Desarrollo
4.1 Definición de diagrama de Pourbaix
Un diagrama de Pourbaix es una representación gráfica del potencial (ordenada)
en función del pH (abscisa) para un metal dado bajo condiciones termodinámicas
standard (usualmente agua a 25 ºC). El diagrama tiene en cuenta los equilibrios
químicos y electroquímicos y define el dominio de estabilidad para el electrólito
(normalmente agua), el metal ylos compuestos relacionados, por ejemplo, óxidos,
hidróxidos e hidruros. Tales diagramas puedes construirlos a partir de cálculos
basados en la ecuación de Nernst y en las constantes de equilibrio de distintos
compuestos metálicos [1-4].
A modo de ejemplo en la Figura 1 puedes ver el diagrama de Pourbaix para un
sistema metal-agua, como es el caso del sistema níquel-agua a 25 ºC. En dichodiagrama puedes observar las regiones de estabilidad termodinámica de las
especies de níquel en agua: Ni, NiH0,5, β-Ni(OH)2, NiOOH (fase-beta), NiO2 (fase−
−
gamma), Ni+2, NiOH+, Ni(OH)3 y Ni(OH)42 .
La presencia de agentes complejantes, como por ejemplo, cloruros, bromuros,
cianuros, amoniaco, carbonatos, etc., puede modificar apreciablemente los
diagramas de Pourbaix debido a la formacióncon el metal de complejos
altamente estables en disolución o de sales insolubles. Como consecuencia, en los
diagramas aparecen nuevos dominios para las especies iónicas en disolución que
ocupan espacios más amplios que los correspondientes a los sistemas metal-agua.
En la Figura 2 puedes ver un ejemplo de un diagrama de Pourbaix para el sistema
ternario níquel-bromuro-agua a 25 ºC,correspondiente al níquel en una disolución
acuosa de bromuro de litio (LiBr) de 850 g/l a 25 ºC. En dicho diagrama puedes
observar la región de estabilidad termodinámica de una nueva especie acuosa:
NiBr2.
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NiO 2
(fase-gamma)
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Figura 1. Diagrama de Pourbaix para el sistema níquel-agua a 25 ºC.
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