電位-pH圖

電位-pH 圖，嘛稱電勢-pH 圖、穩定區圖、普爾貝圖，是表示系統的電極電勢佮 pH 關係的圖，伊佇咧電化學中有真重要的意義。上早由比利時學者馬窒爾 ・ 普爾貝（Marcel Pourbaix）等人佇二十世紀三空年代使用，用佇金屬腐蝕問題，後應用範圍沓沓仔擴大到電化學、分析、無機、地質科學等等的領域，有足強的實用性。伊比相當的研究足平衡的時陣的相圖，是一種電化學的平衡圖樣。

上蓋簡單的電位-pH 圖干焦牽涉著一種元素的無仝氧化態形態佮水構成的體系，用伊會當預測佇咧具特定電位（氧還態）和 pH（酸度）的水溶液體系內底，某一種元素穩定存在的形態佮條件。這馬已經有數十種元素佮水構成的電位-pH 圖匯訂做冊（« Atlas d'équilibres électrochimiques »，《 電化學平衡圖譜》）， 使用時十分方便。

電位-pH 圖的構建

電位-pH 圖的物件較複雜，一般包括以下三步：

一 . 列出有關物質的各種存在的狀態佮其化學勢值； 二 . 寫出相關的物質之間反應的平衡關係式； 三 . 畫出各類反應的電位-pH 圖，最後匯總。

電位-pH 圖的特點

• 電位-pH 圖一般是以電位來做縱坐標，pH 為橫坐標，坐標線分別是向上和正方向（電位佮 pH 值增大）。
• 圖頂懸的線講平衡線，代表兩爿的物質佇遮線上濃度相等。若平衡一爿牽涉著固體，需要規定相應溶液物種的濃度。
• 佮 pH 無關係干焦佮電位相關的反應，比如講無牽連氫離子佮氫氧根離子的氧化閣原反應（$ \ Fe ^ { 二 + }-e ^ {-} \ to Fe ^ { 三 + } $）， 佇圖上以水平的平衡線表示。
• 佮電位無關係干焦佮 pH 相關的反應，親像多數酸解離反應、氫氧化物的沉底反應佮氫氧化物沉底佇鹼中溶解生做同價態物種的反應（$ \ Al ( OH ) _ { 三 } + OH ^ {-} \ to [Al ( OH ) _ { 四 }] ^ {-} $）， 佇圖頂以徛直的平衡線表示。
• 某物種佇咧電位-pH 圖頂懸的位置倚左上角，意味著伊咧偏酸性、氧化條件下跤的體系當中穩定；位置倚近正跤角，意味著伊佇偏鹼性佮還原性的體系當中穩定。
• 若有兩條平衡線相交，則電位較懸的彼段線所代表的平衡必定是無穩定的。
• 一般地，平衡線的左方 pH 比較低的範圍內底，酸性較強的物質較穩定；彼个平衡線的正方 pH 比較懸的範圍內底，酸性較弱的物質較穩定。
• 對著酸鹼反應：pH 低於平衡線的時陣，酸性態穩定；pH 和平衡線的時陣比起來，鹼性態穩定。
• 對氧閣反應：電佇咧平衡線的時陣，氧化態穩定；電佇咧平衡線的時陣，閣原態穩定。
• 對某一平衡反應，伊佇咧電位-pH 圖內底對應的平衡線的趨率會當表示：$ \ 鋪空五九 m / n $，其中 m 為平衡方程式中氫離子前的係數，n 為平衡方程式中電子前的係數。若是 ( + ) 氫離子佮 ( + ) 電子處咧等式兩爿，著 m 佮 n 符號顛倒反。若以 pE（$ \=-\ log [e ^ {-}] $ ( 假想 )，類比 pH）為縱坐標，是趨率為 $ \-m / n $。
• 對水來講，伊干焦佇一定的電位 ( 佮 pH 相關 ) 的條件下才是穩定的，電位較懸的時陣水會予人氧化做氧氣，較低時水是會予人還原為氫氣。水的電位-pH 圖包括下跤兩條斜率仝款的平衡線：
• $ \ E _ { H }={ \ frac { b } { 二 } } ( 二 pH-\ log ( P _ { H _ { 二 } } ) ) $，兩百九十八 K 時 $ \ b=抹二孵三空三 { \ frac { RT } { F } }=抹空空五九二 V $，為趨率
• $ \ E _ { O _ { 二 } }=一孵二二九 V + { \ frac { b } { 四 } } ( 四 pH-\ log ( P _ { O _ { 二 } } ) ) $，b 值同上
• 水的穩定區介於上述平衡線之間。以上這个平衡線咧畫其他的電位-pH 圖定定以虛線表示出來，表示所使用溶劑的穩定區。懸於氧化線抑是低於還原線的物種佇水中攏是無穩定的。

參看

• 氧化物自由能圖
• 元素電勢圖
• 自由能-氧化數圖

外部連結

• Marcel Pourbaix—Corrosion Doctors
• DoITPoMS Teaching and Learning Package-" The Nernst Equation and Pourbaix Diagrams "