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Diagramme E-pH du titane

Posté par
lulunb
08-01-21 à 20:02

Bonjour suis bloqué sur un exercice à propos du diagramme E-pH du Titane.
Les données et le diagramme sont joint en fin de message

Enoncé:
Le diagramme potentiel-pH simplifié du titane (donné ci-contre à 298 K) a été tracé
pour une concentration totale C de titane dissous par litre de solution, en considérant
les espèces suivantes : Ti2+(aq), Ti3+(aq), TiO2+(aq), HTiO3-(aq), Ti(s), Ti(OH)2(s), Ti(OH)3(s) et TiO(OH)2(s).
On considère qu'il y a égalité des concentrations à la frontière entre deux espèces dissoutes.
Les courbes a et b correspondent aux
limites du domaine de stabilité de l'eau.

1) Indiquer pour chacun des domaines numérotés I à VIII l'espèce existante ou prédominante. Justifier.
2) Déterminer la concentration C utilisée pour ce tracé en utilisant la frontière I/II.
3) Calculer le produit de solubilité de Ti(OH)2 qui sera noté Ks3.
4) Justifier le parallélisme des courbes délimitant les domaines I/III et III/V.
5) Montrer que le titane est instable dans l'eau. Ecrire l'équation de réaction à pH = 0.
6) Quelles sont les espèces stables dans l'eau ?

J'ai fait les questions 1 à 4 mais je bloque à partir de la 5,
Je sais que Ti(s) est instable dans l'eau car son domaine d'existence est disjoint de celui de l'eau mais je n'arrive pas à écrire la réaction qui se produit à pH=0, pouvez vous m'expliquer? J'imagine qu'il réagit avec les ions H+ mais pour former quelles espèces?

Je vous indique les domaines que j'ai attribué pour chaque numéro en question 1
VIII HTiO3-
VII    TiO(OH)2
VI      TiO2+
V       Ti(OH)3
IV      Ti3+
III       Ti(OH)2
II        Ti2+
I          Ti (s)

Merci d'avance pour l'aide!

Diagramme E-pH du titane

Diagramme E-pH du titane

Posté par
vanoise
re : Diagramme E-pH du titane 08-01-21 à 20:43

Une espèce d'un couple est instable en présence d'une espèce d'un autre couple si leurs domaines sont disjoints.

Posté par
lulunb
re : Diagramme E-pH du titane 08-01-21 à 20:49

Oui Vanoise je l'ai dit dans mon message.
Du coup est-ce qu'il s'oxyde en Ti2+?

Posté par
lulunb
re : Diagramme E-pH du titane 08-01-21 à 20:51

Ou en TiO2+?

Posté par
vanoise
re : Diagramme E-pH du titane 08-01-21 à 21:01

Le titane va s'oxyder en l'espèce stable dans l'eau à pH très acide. Ta dernière réponse est donc correcte.

Posté par
lulunb
re : Diagramme E-pH du titane 08-01-21 à 21:03

Du coup il faut regarder quel espèce à pH=0 est stable dans l'eau et du coup le titane s'oxyde en celle ci?

Posté par
lulunb
re : Diagramme E-pH du titane 08-01-21 à 21:06

Et donc Ti2+ + H2O =TiO2+ + H2

Posté par
vanoise
re : Diagramme E-pH du titane 08-01-21 à 21:40

Il s'agit de l'oxydation du titane métal pas de celle de l'ion titane.

Posté par
lulunb
re : Diagramme E-pH du titane 08-01-21 à 21:42

Ah oui pardon j'ai même pas fait gaffe (il est tard)

Posté par
lulunb
re : Diagramme E-pH du titane 08-01-21 à 21:59

Je trouve pas la réaction, demain peut-être...

Posté par
vanoise
re : Diagramme E-pH du titane 08-01-21 à 22:07

Écrire les deux demies réactions correspondant aux deux couples  pour commencer...

Posté par
lulunb
re : Diagramme E-pH du titane 09-01-21 à 14:47

Ma première demi équation est Ti+H20->TiO2+ +4e- +2H+

Posté par
vanoise
re : Diagramme E-pH du titane 09-01-21 à 14:51

D'accord. Restent la seconde demi-équation et l'équation bilan.

Posté par
lulunb
re : Diagramme E-pH du titane 09-01-21 à 14:59

Ok la seconde équation c'est H20+e-  ->1/2H2 +OH-

Ensuite je la multiplie par 4

Et je fais la somme des deux demi équations

Posté par
lulunb
re : Diagramme E-pH du titane 09-01-21 à 15:02

Ca donne Ti+3H20  ---> TiO2+ +2H2 +2OH-

Posté par
vanoise
re : Diagramme E-pH du titane 09-01-21 à 15:08

N'oublie pas que tu es en milieu très acide. Faire intervenir les ions hydroxyde est peu réaliste. Plus simplement  :
2H+(aq)+2e- = H2(g)

Posté par
lulunb
re : Diagramme E-pH du titane 09-01-21 à 15:16

Oui tu as raison donc ca donne Ti+2H+ +H2O = TiO2+ + 2H2

Pas si difficile finalement!
Merci Vanoise

Pour la question 6 j'ai mis que les espèces stables dans l'eau sont donc
TiO2+    TiO(OH)2   et   HTiO3-  (donc VI VII VIII) car ces espèces ont leurs domaines d'existence et de prédominance dans le même domaine que celui de l'eau.

Posté par
vanoise
re : Diagramme E-pH du titane 09-01-21 à 15:38

D'accord. Ti3+ est également stable mais seulement en milieu très acide.

Posté par
lulunb
re : Diagramme E-pH du titane 09-01-21 à 15:40

Oui



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