Cómo calcular un diagrama de Pourbaix para un níquel

Escrito por nora zavalczki | Traducido por lucrecia garcía
Cómo calcular un diagrama de Pourbaix para un níquel

El níquel se utiliza para fabricar ciertas monedas.

Burke/Triolo Productions/Brand X Pictures/Getty Images

Descubierto en 1751 por el científico sueco Axel Fredrik Cronstedt, el níquel es un metal duro y dúctil comúnmente utilizado en la fabricación de acero inoxidable. El níquel y el níquel aleado son más resistentes a la corrosión que otros metales. Un Pourbaix, o un diagrama de pH potencial, ayuda a determinar el comportamiento de la corrosión de un material en un medio líquido. Preparar diagramas de Pourbaix para el níquel y sus especies oxidadas permite predecir y controlar la corrosión y posiblemente extender la vida útil de tubos y tuberías de níquel submarinas.

Nivel de dificultad:
Moderadamente difícil

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Necesitarás

  • Un lápiz
  • Un papel
  • Una regla
  • Una calculadora con la opción "log"

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Instrucciones

  1. 1

    Traza los ejes x e y en una hoja de papel. El eje y representa el potencial de equilibrio, abreviado como "EE". Cuando se calcula el diagrama de Pourbaix, el Ee se calcula en voltios con respecto al electrodo normal de hidrógeno, o SHE, también conocido como un electrodo de referencia. El eje x representa el pH. El origen de los ejes coincide con el valor de pH de cero y un valor de -1,8 en el eje y. Marca el eje vertical cada 0,2 unidades hasta alcanzar el nivel de +2. El eje horizontal debe contener valores a partir de cero a 16.

  2. 2

    Traza dos líneas en el diagrama que representen el número de posibles reacciones catódicas para el agua. Las reacciones para el agua son las siguientes: 2H ++ 2e-↔ H2 H2O ↔ ½ O2 + 2H ++ 2e- Obtén los valores para el potencial de equilibrio para cada una de estas reacciones de acuerdo con la ecuación de Nerst. Para la primera ecuación Ee =-0,059pH, mientras que para la segunda Ee=1,223-0,059pH. Traza las líneas inclinadas que representan estas reacciones en el diagrama. Dibuja una línea descendente, procedente del punto cero sobre el eje y, y otra línea descendente desde el nivel 1,223 en el eje y. Estas líneas se dibujan de la misma manera en todos los diagramas de Pourbaix para todos los metales y sus especies.

  3. 3

    Busca el número de especies oxidantes para el níquel, incluyendo Ni2+,Ni (OH)2 y NiO. Calcula el potencial de equilibrio para cada una de estas especies con la ecuación de Nerst usando la fórmula: Ee=E0 -2,303 RT/ZF x log (reducción)/(oxidado) "E0" representa el potencial estándar. Usa 8,3145 J K-1 mol-1, que es el valor de "R" (la constante universal de los gases) y 96,485 C por mol de electrones para "F", o la constante de Faraday. En esta ecuación, "T" es la temperatura absoluta y "z" es el número de moles de electrones que toman parte en la reacción. Calcula el logaritmo utilizando una calculadora y utiliza el número de especies reducidas y oxidadas en la reacción. Por ejemplo en la reacción: Ni2++2 H2O ↔ Ni (OH) 2+2 H+ calcular el logaritmo Ni (OH) 2 (H+) 2/(Ni2+) (H2O) 2 Teniendo en cuenta que las fases continuas de Ni (OH) 2 y H2O tienen actividades de uno, calcula el logaritmo (H+) 2/(Ni2 +).

  4. 4

    Marca todos los resultados en el diagrama después de calcular el potencial de equilibrio para cada una de las especies oxidantes de níquel. La especie oxidante Ni2+ es el resultado de una pura reacción ácido-base y no es dependiente del potencial, así que trázala como una línea vertical en el diagrama. Interpreta el esquema después de trazar todas las líneas. El níquel es inmune a la corrosión cuando se encuentra en un líquido con condiciones en cualquiera de las líneas que se ven en el diagrama.

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