HSCChemistry使用手册EhpHDiagram模块中文.docx

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HSCChemistry使用手册EhpHDiagram模块中文

17.Eh-pH-DIAGRAMS（Pourbaix-diagrams）

Eh-pH-diagramsshowthethermodynamicstabilityareasofdifferentspeciesinanaqueoussolution.StabilityareasarepresentedasafunctionofpHandelectrochemicalpotentialscales.Usuallytheupperandlowerstabilitylimitsofwaterarealsoshowninthediagramswithdottedlines.Traditionallythesediagramshavebeentakenfromdifferenthandbooks12.However,inmosthandbooksthesediagramsareavailableonlyforalimitednumberoftemperatures,concentrationsandelementcombinations.

Eh-pH图显示不同物种在水溶液中的热力学稳定区。

稳定的地区作为一个潜在的尺度和电化学作用的pH值。

通常上、水下稳定极限也与虚线图所示。

传统上，这些图已从不同的handbooks12。

然而，在大多数手册这些图是只有数量有限的温度，浓度和元素组合。

TheEh-pHmoduleofHSCChemistryallowstheconstructionofdiagramsinahighlyflexibleandfastway,becausetheusercandrawthediagramsexactlyattheselectedtemperatureandconcentration.

HSC化学Eh-pH模块允许在一个高度灵活和快速的方式图解，因为用户可以画出图形，在选定的温度和浓度。

TheEh-pH-moduleisbasedonSTABCAL-StabilityCalculationsforAqueousSystems-developedbyH.H.Haung,atMontanaTech.,USA9,10.

Eh-pH模块是基于stabcal稳定性计算水系统由H.H.黄发达，蒙大纳科技，usa9,10。

17.1Introduction

Eh-pH-diagramsarealsoknownasPourbaixDiagramsaccordingtoauthorofthefamousPourbaixdiagramhandbook12.Themostsimpletypeofthesediagramsisbasedonachemicalsystemconsistingofoneelementandwatersolution,forexample,theMn-H2O-system.Thesystemcancontainseveraltypesofspecies,suchasdissolvedions,condensedoxides,hydroxides,oxides,etc.TheEh-pH-diagramshowsthestabilityareasofthesespeciesintheredoxpotential-pH-coordinates.

Eh-pH图也称作Pourbaix图根据著名的Pourbaix图handbook12作者。

这些图的最简单的类型是基于化学系统组成的一个元素和水的解决方案，例如，在mn-h2o-system。

该系统可以包含多种类型的物种，如溶解离子，浓缩的氧化物，氢氧化物，氧化物，等电位-pH图显示在氧化还原电位pH这些物种的稳定区域的坐标。

UsuallytheredoxpotentialaxisisbasedontheStandartHydrogenElectrode（SHE）scaledesignatedEh,butotherscalescanalsobeused.Theredoxpotentialofthesystemrepresentsitsabilitytochangeelectrons.Thesystemtendstoremoveelectronsfromthespecieswhenthepotentialishigh（Eh>0）.Theseconditionsmayexistneartheanodeintheelectrochemicalcell,butcanalsobegeneratedwithsomeoxidizingagents（Cu+H2O2=CuO+H2O）.Inreducingconditions,whenpotentialislow（Eh<0）,thesystemisabletosupplyelectronstothespecies,forexample,withacathodeelectrodeorwithsomereducingagents.

通常氧化还原电位轴是基于标准氢电极（她）规模划啊，但也可以使用其他表。

该系统的氧化还原电位代表其改变电子的能力。

系统会删除电子从物种可能是当高（EH>0）。

这些条件可能存在在电化学电池的阳极，但也可以与一些氧化剂（H2O2生成Cu+铜+H2O=）。

在还原条件下，当为低电位（Eh＜0），该系统能够提供电子的物种，例如，与阴极电极或与还原剂。

ThepHofthesystemdescribesitsabilitytosupplyprotons（H（+a））tothespecies.Inacidconditions（pH<7）theconcentrationoftheprotonsishighandincausticconditions（pH>7）theconcentrationofprotonsislow.

pH值的系统描述其提供质子的能力（H（+））的种类。

在酸性条件下（pH＜7）质子的浓度较高，在碱性条件下（pH＞7）的质子浓度低。

UsuallyalargeamountofdifferentspeciesexistsimultaneouslyintheaqueousmixturesinfixedEh-pH-conditions.ThePourbaixdiagramssimplifythissituationalotbyshowingonlythepredominantspecieswhichcontentishighestineachstabilityareas.ThelinesinthediagramsrepresenttheEh-pH-conditionswherethecontentoftheadjacentspeciesisthesameintheequilibriumstate.However,thesespeciesalwaysexistinsmallamountsonbothsidesoftheselinesandmayhaveaneffectonpracticalapplications.

通常一个大的不同物种的数量同时存在固定的Eh-pH条件水混合物。

Pourbaix图简化这种情况很多只显示优势种，内容是每个稳定性最高的地区。

图中的线代表Eh-pH条件下相邻物种的内容是在平衡状态下相同。

然而，这些品种都存在少量的这些线的两侧，可能对实际应用的影响。

Thelinesinthediagramscanalsoberepresentedwithchemicalreactionequations.Thesereactionsmaybedividedintothreegroupsaccordingtoreactiontypes:

图中的线也可以用化学反应方程式。

这些反应可分为三组，根据反应类型：

1.Horizontallines.Theselinesrepresentreactionsthatareinvolvedwithelectrons,butareindependentofpH.NeitherH（+a）-ionsnorOH（-a）-ionsparticipatetothesereactions.

1水平线。

这些线代表的反应，涉及电子，但独立的博士没有H（+）离子和OH（-）-离子参与反应。

2.Diagonallineswitheitherpositiveornegativeslope.TheselinesrepresentreactionsthatareinvolvedwithbothelectronsandH（+a）-andOH（-a）-ions.

2。

对角线或正或负的斜率。

这些线代表的反应，涉及电子和H（+）和（-）-离子哦。

3.Verticallines.TheselinesrepresentreactionsthatareinvolvedeitherwithH（+a）-orOH（-a）-ions,butareindependentofEh.Inotherwords,electronsdonotparticipatewiththesereactions.

3垂直线。

这些线代表反应，可能与H（+）或（-）-离子哦，但独立的啊。

换句话说，电子不参与这些反应。

ThechemicalstabilityareaofthewaterisshownintheEh-pH-diagramswithdottedlines.Theupperstabilitylimitofwaterisbasedonthepotentialwhentheoxygengenerationstartsontheanode.Itisspecifiedbythereaction:

水的化学稳定性区域是在虚线的Eh-pH图所示。

水上稳定极限是基于势当氧代开始在阳极。

它是由指定的反应：

2H2O=O2（g）+4H（+a）+4e-

2H2O=O2（g）+4H（+）+4—

Thelowerstabilitylimitisbasedonhydrogenformationonthecathode.Itisspecifiedbythereaction:

较低的稳定极限是基于阴极上氢的形成。

它是由指定的反应：

2H（+a）+2e-=H2（g）

2H（+）+2E=H2（g）

TheconstructionofthediagramswithHSCChemistryEpHmoduleisquiteasimpletask.However,severalaspectsmustbetakenintoaccountwhenspecifyingthechemicalsystemandanalyzingthecalculationresults,forexample:

用HSC-Chemistry弗模块图的建设是一个相当简单的任务。

然而，几个方面必须考虑指定化学系统分析计算结果，例如：

1.Abasicknowledgeofchemistry,aqueoussystemsandelectrochemistryorhydrometallurgyisalwaysneededinordertodrawthecorrectconclusions.

1。

一个基本的化学知识，水系统和电化学或湿法总是为了得出正确的结论。

2.TheEpHmodulecarriesoutthecalculationsusingpurestoichiometricsubstances.Inpracticemineralsmaycontainimpurityelementsandthecompositionmaydeviateslightlyfromthestoichiometricone.

2。

弗模块进行计算，采用纯化学物质。

在实践中可能含有的杂质元素和矿物组成可能稍微偏离化学计量。

3.Therearealwayssomeerrorsinthebasicthermochemicaldataofthespecies.Thismayhavesignificanteffectontheresults,especiallyifthechemicaldrivingforceofthereactionissmall.UsuallysmalldifferencesbetweenPourbaixdiagramsfromdifferentsourcescanbeexplainedbytheslightlydifferentbasicdataused.

3。

总有一些物种的基本热化学数据的一些错误。

这可能会对结果有显著的影响，特别是如果该反应的化学驱动力小。

通常小差异Pourbaix图从不同的来源可以通过使用略有不同的基本数据的解释。

4.SometimesdataforallexistingspeciesisnotavailablefromtheHSCdatabaseorfromtheothersources.Thiswilldistorttheresultsifthemissingspeciesarestableingivenconditions.Themissingunstablespecieswillhavenoeffectontheresults.

4。

有时数据中的所有现存的物种是无法从数据库或从其他来源的造血干细胞。

这会扭曲结果如果丢失的物种是在特定条件下稳定。

失踪的不稳定的物种会对结果没有影响。

5.TheEpHmoduledoesnottakeintoaccountthenon-idealbehaviorofaqueoussolutions.However,inmanycasestheseidealdiagramsgiveaquitegoodideaofthepossiblereactionsinaqueoussolutions,especiallyifthedrivingforceofthereactionsishigh.

5。

弗模块没有考虑到溶液的非理想行为。

然而，在许多情况下，这些理想图给出可能的反应的一个相当好的主意在水溶液中，特别是如果该反应的驱动力是高。

6.Thermochemicalcalculationsdonottakeintoaccountthespeedofthereactions（kinetics）.Forexample,theformationoftheSO4（-2a）ionmaybeaslowreaction.Inthesecasesmetastablediagramscreatedbyremovingsuchspeciesfromthesystemmaygivemoreconsistentresultswiththeexperimentallaboratoryresults.

6。

热化学计算不考虑反应的速度（动力学）。

例如，在形成SO4（2A）离子可能是一个缓慢的反应。

在这些情况下，亚稳态图，从系统中除去这些物种创造了可以提供更一致的结果与实验结果。

TheHSCusermustbeverycarefulwhendrawingconclusionsfromEh-pH-diagramsduetotheselimitationsandassumptions.However,thesediagramsmayofferextremelyvaluableinformationwhencombiningtheresultswiththeexperimentalworkandwithagoodknowledgeofaqueouschemistry.Thereisnouniversalkineticorthermochemicaltheoryavailable,whichcouldentirelysubstitutetraditionalexperimentallaboratoryworkwithpuretheoreticalcalculationmodels.

HSC的用户必须非常小心，当得出结论Eh-pH图由于这些限制和假设。

然而，这些图可以提供极有价值的信息时，将结果与实验工作和与水化学知识好。

有没有通用的动力学、热化学理论可用，可完全替代传统的纯理论计算模型实验的实验室工作。

MoreinformationonEh-pH-diagrams,calculationmethodsandapplicationscanbefoundfromdifferenthandbooks,forexample,fromthePourbaixAtlas12.

在Eh-pH图计算方法和应用的更多信息，可以发现不同的手册，例如，从儿atlas12。

17.2ChemicalSystemSpecifications

Fig.1.SelectingelementsandspeciesfortheEh-pH-diagram.

TheEpHDiagramselectionintheHSCmainmenuwillshowtheEpH-form,Fig.1.Theusermustspecifythechemicalsystem,whichwillbeusedtocalculatethediagraminthisform.AssumethatsystemcontainsCu,SandH2O.Thefollowingstepsshouldbespecifiedinordertocreatethediagram:

在主菜单中选择HSC弗图将显示弗形，图1。

用户必须指定的化学系统，这将被用来计算这种形式的图。

假设系统含有Cu，S和H2O。

以下步骤应该被指定为创建图表：

1.SelectMainElement:

Selectoneelementfromthelist.Thiselementwillbeusedasthe“main”elementinthefirstdiagram,i.e.allspecies,whichareshowninthediagram,willcontainthiselement.Theusercaneasilychangethemainelementselectionlateroninthediagramform.TheCuhasbeenselectedinthisexample.

1。

选择的主要因素：

从列表中选择一个元素。

本单元将作为第一个图的“主要”元素，即所有的物种，这是图中所示，将包含此元素。

用户可以很容易地改变的主要元素的选择，后来在图的形式。

铜已在本例中选择。

2.SelectOtherElements:

Selectotherelementstothesystem.Upto7elementscanbeselectedbutitisrecommendedtouseless,becauselargeamountofelementsandspeciesincreasecalculationtimeandcouldcausesomeotherproblems.Shasbeenselectedinthisexample.Note:

ItisnotnecessarytoselectHandO,becausethesearealwaysautomaticallyincluded.

2。

选择其他元素：

选择其他元素的系统。

高达7的元素可以选择但建议少用，因为元素和物种大量增加计算时间和可能引发的其他问题。

已经在本例中选择。

注：

这是没有必要选择H和O，因为这些都是自动地包括。

3.SearchMode:

Thisselectionspecifiesthetypeofspecies,whichwillbecollectedfromthedatabase.Itisrecommendedtousedefaultselections.Note:

Condensed=solidsubstances,AqueousNeutrals=dissolvedspecieswithoutcharge,AqueousIons=dissolvedions,Gases=gaseousspecieswithoutcharge,GasIons=gaseousions,andLiquids=liquidspecies.

3。

搜索模式：

选择指定物种的类型，它将被从数据库中收集。

建议使用默认的选择。

注：

凝结为固体物质，水中立=溶解不收费，水离子=溶解离子，气体=气态物种没有电荷，气体离子=气态离子，和液体=液体的种类。

4.OK:

PressOKtostartthesearchfromthedatabase.

4。

好：

按OK从数据库开始搜索。

5.SelectSpecies:

Usuallyyoucanselectallspeciestothediag