Origine des potentiels électrochimiques
Cette section explique brièvement les processus qui conduisent au potentiel électrochimique et donc aux processus de corrosion.
La plupart des lecteurs auront une idée approximative des potentiels électrochimiques, des métaux nobles et non nobles. Cependant, un petit rappel de ces connaissances semble approprié pour mieux comprendre les processus qui se produisent aux électrodes ou la corrosion des métaux.
Si vous plongez deux feuilles de métal vierges fabriquées à partir de matériaux différents, par exemple le fer et le cuivre, dans la même solution conductrice et que vous les reliez par un appareil capable de mesurer la différence de potentiel ou la tension entre ces deux feuilles de métal, l'appareil indiquera une différence de tension caractéristique entre les deux métaux. Ils ont des potentiels différents. Pourquoi en est-il ainsi ?
Équilibre dynamique
Lorsqu'un métal entre en contact avec une solution, il émet des ions métalliques. Lorsque les ions métalliques positifs, les cations, quittent la phase solide du métal, ils laissent leurs électrons derrière eux. Les électrons chargent le métal négativement. Cela signifie que les ions métalliques sont à nouveau attirés par la feuille de métal. Il en résulte un flux d'ions métalliques du métal vers le métal. Un équilibre dynamique est atteint et la quantité de charge dans le métal est caractéristique de chaque métal.
Comme nous le savons, le potentiel d'une feuille de métal peut être activement influencé par un potentiostat. Si le potentiel est modifié vers un potentiel plus négatif (cathodique), les ions métalliques seront attirés vers l'électrode. Si nous modifions le potentiel vers un potentiel plus positif (anodique), le métal libère plus d'ions et se dissout.
L'anode et la cathode ainsi que les potentiels anodique et cathodique ne sont pas toujours des termes intuitifs pour les débutants en électrochimie. L'anode est le lieu de l'oxydation et la cathode celui de la réduction. Les potentiels anodiques sont des potentiels ayant des propriétés plus oxydantes et les potentiels cathodiques sont des potentiels ayant des propriétés plus réductrices. Une bonne façon de s'en souvenir est la suivante : l'oxydation et l'anode commencent par un point : L'oxydation et l'anode commencent par une voyelle. Cathode et réduction commencent par une consonne.
Potentiel standard
Si toute modification du potentiel entraîne un changement du sens de la réaction, c'est-à-dire de la réduction à l'oxydation ou vice versa, le système est à son potentiel formel. Si le potentiel formel est mesuré dans des conditions standard (activité de tous les composants égale à 1, 298,15 K, 1 bar), il est appelé potentiel standard. Avec le potentiel standard et l'équation de Nernst (voir les équations 3.4 et 3.6), le potentiel résultant peut être calculé.
E0 est le potentiel standard du couple redox Red et Ox. R est la constante des gaz et T la température. L'activité de la forme oxydée et réduite des espèces aOx et aRed. F est la constante de Faraday et z le nombre d'électrons transférés par molécule / atome.
Les deux coefficients d'activité fOx et fRed sont inclus dans le potentiel résultant E0', appelé potentiel formel. Comme il contient des paramètres qui dépendent de l'environnement, tels que la température et les coefficients d'activité, E0' ne peut pas être répertorié mais doit être déterminé pour chaque expérience, si nécessaire. La plupart des expériences en chimie analytique sont réalisées à température ambiante (295 K). Une autre simplification est donc possible. Par commodité, le ln sera également transféré au log.
