「電位-pH図」（すなわちポールベー図）の深層分析－まとめ

2020-08-07View Original

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「電位-pH図」（すなわちポールベークス図）をどのように理解するか？1）一般的に、プールベー図は実際には平衡図であり、純物質の温度圧力相図と違いはなく、M-O-S系の相平衡図とも本質的な違いはない。それらはすべて、反応（相変化を含む）のギブス関数の大きさである。ただし、プールベー図は、既知の温度・圧力のもとで、濃度が変化した際のギブス関数を直接示している；一方、純物質の温度圧力相図ではギブス関数の大きさは示されていないが、独立変数（温度と圧力）が変化したときにギブス関数が0となる線が示されている；M-O-S系の相平衡図とは、指定された温度と全圧下での反応平衡時の線であり、すなわちギブス関数が0となる酸素と硫黄の分圧を示すものである；2）プールベー図は本来平衡図であるため、縦軸にギブス関数を用いてもよい（実際には電位が用いられる）。なぜなら、ΔG = -nFEであることがわかっているからだ。なぜ電位に変更するのか？電位はすべての反応をつなぐ接点であるため、すべての反応は電位を用いて伝達することができ、ギブス関数を使うと不便になる。3）ギブス関数を電位で表す際には、いくつかの手法が用いられている。直流電圧を、Pourbaix図における電位と直接等価にすることができる。例えば、水の安定領域は上記の平衡線の間に位置します。上記の平衡線は、他の電位－pH図を描く際には点線で示され、使用される溶媒の安定領域を表している。酸化線より高い、または還元線より低い種は、水中ではどちらも不安定である。4）ポアルベー図における電位は通常非常に小さいため、電気化学計測器には低電圧の直流電源が必要となることが多い；5）石を投じて玉を呼ぶ。

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