[科普中国]-水溶液电位—pH图

电位-pH图,也称电势pH图、优势区图、稳定区图、普尔贝图,是表示体系的电极电势与pH关系的图,它在电化学中有很重要的意义。它相当于相平衡时的相图,是一种电化学的平衡图。现在已有数十种元素与水构成的电位-pH图汇订成册,也有相应的计算软件可进行计算,使用十分方便。电位-pH图能表明反应自动进行的条件,指出物质在水溶液中稳定存在的区域和范,能为湿法治金的浸出、净化、电解等过程提供重要的热力学依据。1

电位-pH图的计算电位-pH图中涉及的化学反应的类型可分为:

有电子无H+参与的反应,如:Fe2++2e=Fe;

无电子有H+参与的反应,如:ZnO+2H2+=Zn2++H2O;

有电子有H+参与的氧化-还原反应,如:Fe(OH)3+3H++e==Fe2++H2O;

无电子无H+参与的化学反应,如:2Na[Ag(CN)2]+Na2S=Ag2S+4NaCN;1

E-pH图E-pH图的绘制湿法冶金中典型电位pH图有Fe-H2O系电位-pH图,Fe-H2O系兼有水溶液化学反应全部4种类型,此体系最适合用来阐述浸出反应的热力学处理的基本原理,它在腐蚀、矿物沉积和湿法冶金中都有重要的地位。1

金属-配位体-水系的电位-pH图金属-配位体-水系的电位-pH图最简单的电位-pH图只涉及一种元素的不同氧化态与水构成的体系,但实际溶液中往往有配位体(如CI-、CN-、SO44+等)存在。此时溶液中除有简单离子外,还会出现配位体与金属离子形成的络离子,结果使离子形式很复杂,金属离子的活度降低,金属-配位体-水系的电位-pH图形发生变化。络合情况越严重,图形变化越大。如Au-H2O系如果变为Au-CN--H20系,由于存在反应:Au2++2CN-=Au(CN)2而使之变为图中虚线所示。1

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李斌 - 副教授 - 西南大学