Per tracciare il diagramma potenziale/pH dello zinco (Zn), seguiamo questi passaggi:

1. Dati:

Kps per Zn(OH)2: 5.27 × 10^-17
E°Zn2+/Zn: -0,76 V
Keq per Zn(OH)2 + 2OH^(-) ⇌ ZnO2^(2-) + 2H2O: 2 × 10^-2

2. Calcolo delle linee di equilibrio:

Equilibrio di Nernst:
E = E° - (RT/nF) * ln([Zn2+]/[Zn])
Dove:
* E: Potenziale elettrochimico (V)
* E°: Potenziale standard (V) = -0,76 V
* R: Costante dei gas (8,314 J/mol·K)
* T: Temperatura (K) (assumiamo 25 °C = 298 K)
* n: Numero di elettroni scambiati (n = 2 per Zn2+/Zn)
* F: Costante di Faraday (96.485 C/mol)
* [Zn2+]: Concentrazione di ioni Zn2+ (mol/L)
* [Zn]: Concentrazione di Zn metallico (mol/L) (assumiamo [Zn] = 1 M per una soluzione solida)

Equilibrio di solubilità:
Ksp = [Zn2+].[OH-]^2
Dove:
* Ksp: Prodotto di solubilità (5.27 × 10^-17)
* [OH-]: Concentrazione di ioni OH- (mol/L)

Equilibrio di idrolisi:
Keq = [ZnO2^(2-)][H2O]^2 / [Zn(OH)2]
Dove:
* Keq: Costante di equilibrio (2 × 10^-2)
* [ZnO2^(2-)]: Concentrazione di ioni ZnO2^(2-) (mol/L)
* [H2O]: Concentrazione di acqua (mol/L) (assumiamo [H2O] = 55,56 mol/L per una soluzione diluita)

3. Costruzione del diagramma:

Asse x: pH: Varia da 0 a 14.
Asse y: Potenziale (V): Varia da circa -2 a 2 V.
Linee di equilibrio: Tracciare le linee che rappresentano le equazioni di Nernst, solubilità e idrolisi, convertendo le concentrazioni in termini di pH usando:
[OH-] = 10^(-pH)
[H+] = 10^(-14-pH)
Zone di predominanza: Identificare le zone del diagramma dove ogni specie di zinco è predominante in base alla posizione relativa delle linee di equilibrio.

4. Interpretazione:

Il diagramma fornisce informazioni sulle condizioni di pH e potenziale in cui lo zinco si trova sotto diverse forme chimiche (ioni Zn2+, ZnO2^(2-), Zn(OH)2).
Può essere utilizzato per prevedere la corrosione dello zinco, la solubilità dei composti di zinco e le reazioni chimiche che coinvolgono lo zinco in soluzione acquosa.