泡佩克斯

泡佩克斯（M.Pourbaix）是国际知名的腐蚀和电化学科学家。他在化学热力学领域的杰出工作为电化学，特别是金属腐蚀科学奠定了重要的理论基础。英国剑桥大学U.R.Evans将其发明的电位一PH图对腐蚀电化学的贡献与微分方程对数学的贡献相提并论。

由于他的杰出贡献，使他获得了腐蚀科学和电化学方面几乎所有的重要国际大奖，如OlinPalladium奖、U.R.Evans奖。曾任比利时自由大学教授，IUPAC电化学委员会及国际腐蚀理事会ICCO主席，Electrochemica Acta咨询委员会会员、Corrosion Science编委等职。1990年，美国腐蚀工程师学会建立了“泡佩克斯奖学金"，1996年，国际腐蚀理事会建立了“国际合作泡佩克斯奖”。1

泡佩克斯图简介

泡佩克斯（Pourbaix）图其实就是“电位一pH图”。1938年，Pourbaix首先根据Nernst方程式和物种在水溶液中的性质创制了第一幅电位一pH图，后用热力学数据，又结合金属氧化物和氢氧化物的溶解度即有关反应的平衡常数绘制了90种元素和水构成的电位一pH图，使之成为了一部大型电位一pH图图集。泡佩克斯图亦叫“物质优势范围图”或“优势区相图”。这种图是电化学热力学分析的结果，在金属腐蚀、电化学、无机化学、分析化学、地质科学、湿法冶金等方面都得到了广泛应用。由于该图直观易懂、概括全貌、使用方便，所以深受工程人员的欢迎。

应用泡佩克斯图可以一目了然地看出在一定pH和E下，某元素不同氧化态在水溶液体系平衡时的稳定区；当不同物质相互反应时也可以反映出平衡条件和发生反应的趋势。但该图是以热力学数据为基础，没有涉及反应速率，即动力学问题，而且金属表面的pH值和溶液内部的pH值也有一定的差别，所以泡佩克斯图仅是一种近似的处理。所以应用泡佩克斯图讨论水溶液体系中的一些实际问题时，还必须进一步从动力学去考察，才能得到满意的结果，以便预测和分析问题。2

泡佩克斯图的性质

图1

在泡佩克斯图曲线上的每一个点都表示电极反应在一定条件下（浓度、酸度）达到平衡时，电位与pH之间的关系，所以也称为“优势区相图”。

如图1所示，当物种离子浓度改变，“氧化态”、“还原态”的浓度就要改变。电位随着改变，新的平衡点就要移动（或上或下），造成了直线上方为氧化态的稳定区、下方为还原态的稳定区。1

Lewis酸碱的泡佩克斯图

图2

泡佩克斯图不仅可用来讨论电对的氧化还原性与Bmsted酸性之间的关系，而且对Lewis酸碱之间的氧化还原化学反应也具有重要的指导意义。

Lewis酸是指能接受电子对的分子、离子或原子团，Lewis碱是指能给出电子对的分子、离子或原子团。Lewis酸碱之间的反应包括了除普通氧化还原反应以外的所有反应。广义氧化还原反应是指在反应中电子波函数发生了改变的反应，也就是在反应中核外邻近区内价电子出现概率发生了改变的反应。Lewis酸碱反应既然是电子对给出和接受的反应，那么价电子在核外的概率分布必然发生改变，因此Lewis酸碱反应也是广义氧化还原反应。

龚兆胜等人认为，任何溶液中的Lewis酸碱反应都是广义氧化还原反应。只要是溶液中有酸碱参加的广义氧化还原反应，都可以得出Lewis酸碱的电势一pH图。

以H2CO3为例制出其泡佩克斯图（图2），可直观地获得H2CO3和HCO32

泡佩克斯图的应用

判断氧化还原反应进行的方向和顺序

图3