エネルギー化学

👨‍🏫 電位-pH図(プールベイダイアグラム)

電位-pH図は水溶液環境における金属の熱力学的安定性をわかりやすく表現しており、Pourbaixによって大部分の金属元素について集大成されたことからプールベイ図(Pourbaix diagram)ともよばれている。しかしながら、この図を使用する場合には次のことに留意しておく必要がある 1 )

  1. 速度に関する情報;電位-pH 図は熱力学的安定性だけを議論したもので、速度に関する情報は含まれていない。
  2. 温度、電解質の影響;平衡反応の熱力学定数は温度の関数であることから、温度が異なれば電位-pH図も変化する。
  3. 合金元素の影響;合金中の各元素の活量、複合酸化物の形成など複雑な問題があるため、それぞれの合金成分元素の安定性を重ね合わせて、合金全体の安定性を論ずる場合が多い。

水の電位窓(電位-pH図)

  1 水の電位窓( 電位-pH図

水の 分解電圧は1.23Vです 2 ) 3 )

4 )
水素発生反応(HER)
H+ + 2e-  ⇌    H2Eº = 0V
2H2O + 2e-  ⇌    2OH- + H2Eº = -0.8285V
酸素発生反応(OER)
O2 + 4H+ + 4e-  ⇌    2H2OEº = 1.229V
  O2 + 2H2O + 4e-  ⇌    4OH-Eº = 0.401V

電位pH図

  2 電位pH図
© K.Tachibana * , C1 Lab.

電位pH図(塩素)

  3 電位pH図
© K.Tachibana * , C1 Lab.
python ( colab )

塩酸(pH0)の 理論分解電圧は、1.4Vです。 酸素の理論分解電圧1.23Vより大きいのに、塩素過電圧の方が酸素過電圧より小さいために塩素ガスが優先的に発生します。 pH7.37以上のアルカリ性だと塩化物イオンと次亜塩素酸イオンの平衡電位の方が電位が低いので、次亜塩素酸イオンが多く存在します。 pH7.37未満になると塩化物イオンと次亜塩素酸の平衡電位の方が電位が低いので、次亜塩素酸が多く存在します。 さらにpH4.60未満になると塩化物イオンと塩素ガスの平衡電位の方が電位が低いので、塩素ガスが発生します。

次亜塩素酸ナトリウムは、電位が高く、すなわち酸化力が高いので、 クラフトパルプの製造 などに、漂白に使われます。

家庭用カビ取り剤カビキラーでは、次亜塩素酸ナトリウムが使われているため、酸性の洗剤と混ぜると塩素ガスが発生する。 カビキラー裁判とよばれ、PL法の制定のきっかけとなった。

👨‍🏫 次亜塩素酸、消毒 👨‍🏫 株式会社マツバラ@岐阜県関市 yy cahk C1離散会兼OB親睦会 👨‍🏫 やまがた魅力発研株式会社@山形県米沢市

鉄の電位pH図(プールベダイアグラム)

  4 鉄の電位pH図(プールベダイアグラム)

は錆びやすい

鉄の 電位-pH図 と防食の方法

👨‍🏫 防食とめっき―トタン、ブリキ―

亜鉛の電位pH図(プールベダイアグラム)

  5 亜鉛の電位pH図(プールベダイアグラム)

アルミニウムの電位pH図(プールベダイアグラム)

  6 アルミニウムの電位pH図(プールベダイアグラム)
© 2021 👀 H.Onuma , C1 Lab.
5 ) 田邉 悠 6 ) 👨‍🏫 高電場機構とアルミニウムのアノード酸化 👨‍🏫 アルマイトとアノード酸化

参考文献


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