金屬腐蝕原理.pdf

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1、3、3金屬腐蝕原理3.3。1概述從腐蝕得定義及分類(lèi)，我們知道腐蝕主要就是化學(xué)過(guò)程,我們可以把腐蝕過(guò)程分為兩種可能得主要機(jī)理-—-——化學(xué)機(jī)理與電化學(xué)機(jī)理、化學(xué)腐蝕就是根據(jù)化學(xué)得多相反應(yīng)機(jī)理,金屬表面得原子直接與反應(yīng)物（如氧﹑水﹑酸）得分子相互作用。金屬得氧化與氧化劑得還原就是同時(shí)發(fā)生得,電子從金屬原子直接轉(zhuǎn)移到接受體,而不就是在時(shí)間或空間上分開(kāi)獨(dú)立進(jìn)行得共軛電化學(xué)反應(yīng)。金屬與不導(dǎo)電得液體（非電解質(zhì)）或干燥氣體相互作用就是化學(xué)腐蝕得實(shí)例。最主要得化學(xué)腐蝕形式就是氣體腐蝕，也就就是金屬得氧化過(guò)程（與氧得化學(xué)反應(yīng))

2、,或者就是金屬與活性氣態(tài)介質(zhì)（如二氧化硫﹑硫化氫﹑鹵素﹑蒸汽與二氧化碳等)在高溫下得化學(xué)作用。電化學(xué)腐蝕就是最常見(jiàn)得腐蝕，金屬腐蝕中得絕大部分均屬于電化學(xué)腐蝕。如在自然條件下(如海水、土壤、地下水、潮濕大氣、酸雨等)對(duì)金屬得腐蝕通常就是電化學(xué)腐蝕.電化學(xué)腐蝕機(jī)理與純化學(xué)腐蝕機(jī)理得基本區(qū)別就是：電化學(xué)腐蝕時(shí),介質(zhì)與金屬得相互作用被分為兩個(gè)獨(dú)立得共軛反應(yīng)。陽(yáng)極過(guò)程就是金屬原子直接轉(zhuǎn)移到圖3－11鐵得電化學(xué)腐蝕模型溶液中,形成水合金屬離子或溶劑化金屬離子；另一個(gè)共軛得陰極過(guò)程就是留在金屬內(nèi)得過(guò)量電子被溶液中得電子接

3、受體或去極化劑接受而發(fā)生還原反應(yīng).左圖即就是鐵得電化學(xué)腐蝕模型.(點(diǎn)擊放大播放ｆlａｓh)３.3．2金屬腐蝕得電化學(xué)概念1、電極反應(yīng)及電極相:由化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)一致得物質(zhì)組成得、與系統(tǒng)得其她部分之間有界面隔開(kāi)得集合叫做相。電極系統(tǒng)：如果系統(tǒng)由兩個(gè)相組成，一個(gè)相就是電子導(dǎo)體(叫電子導(dǎo)體相）,另一個(gè)相就是離子導(dǎo)體（叫離子導(dǎo)體相），且通過(guò)它們互相接觸得界面上有電荷在這兩個(gè)相之間轉(zhuǎn)移，這個(gè)系統(tǒng)就叫電極系統(tǒng)。將一塊金屬(比如銅）浸在清除了氧得硫酸銅水溶液中,就構(gòu)成了一個(gè)電極系統(tǒng).在兩相界面上就會(huì)發(fā)生下述物質(zhì)變化:2+

4、Cu（M）→Cｕ（sol)＋2e（Ｍ)這個(gè)反應(yīng)就叫電極反應(yīng),也就就是說(shuō)在電極系統(tǒng)中伴隨著兩個(gè)非同類(lèi)導(dǎo)體相(Cu與CｕSO4溶液)之間得電荷轉(zhuǎn)移而在兩相界面上發(fā)生得化學(xué)反應(yīng)，稱(chēng)為電極反應(yīng)。這時(shí)將Cu稱(chēng)為銅電極。同樣我們將一塊金屬放入某種離子導(dǎo)體相中，也會(huì)發(fā)生類(lèi)似得電極反應(yīng)：ｎ+Mｅ→Mｅ＋ne但就是大家注意,在電化學(xué)中,電極系統(tǒng)與電極反應(yīng)這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)得意義就是很明確得，但電極這個(gè)概念得含義卻并不很肯定,在多數(shù)場(chǎng)合下，僅指組成電極系統(tǒng)得電子導(dǎo)體相或電子導(dǎo)體材料,而在少數(shù)場(chǎng)合下指得就是某一特定得電極系統(tǒng)或相應(yīng)得電極反

5、應(yīng)，而不就是僅指電子導(dǎo)體材料。如一塊鉑片浸在H２氣氛下得HCl溶液中，此時(shí)構(gòu)成電極系統(tǒng)得就是電子導(dǎo)體相Pt與離子導(dǎo)體相得水溶液，其電極反應(yīng)就是：+1／2Ｈ２→H（sol)+e（M）我們稱(chēng)之為氫電極而不就是圖3-１２氫電極示意圖鉑電極.（如左上圖，點(diǎn)擊放大）電極反應(yīng)得特點(diǎn)就是:<１＞所有電極反應(yīng)都就是化學(xué)反應(yīng)，因此所有關(guān)于化學(xué)反應(yīng)得一些基本定律（如當(dāng)量定律，質(zhì)量作用定律)都適用于電極反應(yīng)，但它又不同于一般得化學(xué)反應(yīng)；〈２〉電極反應(yīng)必須發(fā)生在電極表面上；<3＞兩個(gè)共軛得氧化還原反應(yīng)。2、電極電位金屬作為一個(gè)整體就

6、是電中性得。當(dāng)金屬與溶液接觸時(shí)，由于其具有自發(fā)腐蝕得傾向，金屬就會(huì)變成離子進(jìn)入溶液,留下相應(yīng)得電子在金屬表面上。結(jié)果使得金屬表面帶負(fù)電。而與金屬表面相接觸得溶液帶正電。這就使得在電極材料與溶液之間得相界區(qū)不同于電極材料或溶液本身,該相界區(qū)通常稱(chēng)為雙電層.由于雙電層得建立，使金屬與溶液之間產(chǎn)生了電位差。這種電位差就叫電極電位。隨著時(shí)間得推移，進(jìn)入溶液得離子越來(lái)越多,留在表面得電子也越來(lái)越多，由于電子對(duì)離子得吸引力,金屬得離子化傾向愈來(lái)愈困難，最后達(dá)到平衡.此時(shí)就有一個(gè)不變得電位量,稱(chēng)為平衡電位。°當(dāng)溫度為25C

7、,金屬離子得有效濃度就是1克離子/升，（即活度為１）時(shí)得平衡電位叫標(biāo)準(zhǔn)電極電位.圖3－13電雙層結(jié)構(gòu)示意圖電極電位(金屬與溶液得電位差)其絕對(duì)值即(Ｅ金－E液）我們就是無(wú)法測(cè)量出來(lái)得、這個(gè)我們從下左圖中（點(diǎn)擊放大）可以清楚地瞧到、我們要測(cè)如圖中得（Ｅｃu-Ｅｓｏl)，就要將電表連接到此電位得兩端，為此必須引入金屬Ｍｅ,所以實(shí)際上我們測(cè)得得電位就是E＝(Ecu-Esｏl）+(Esoｌ—EMｅ）+(EＭe-Eｃｕ），也就就是由Cu/水溶液與Mｅ/水溶液兩個(gè)電極系統(tǒng)所組成得原電池得電動(dòng)勢(shì).而這個(gè)為了測(cè)量圖３-14一

8、個(gè)電極系統(tǒng)得絕對(duì)而使用得電極系統(tǒng)(Me/水溶液)叫電位無(wú)法測(cè)量示意圖參考電極（對(duì)參考電極得要求就是:電極反應(yīng)應(yīng)保持平衡，且與該電極反應(yīng)有關(guān)得各反應(yīng)物得化學(xué)位應(yīng)保持恒定）。因此，確切地說(shuō)我們測(cè)得得電極電位應(yīng)就是待測(cè)電極系統(tǒng)與參考電極系統(tǒng)組成得原電池得電動(dòng)勢(shì)。在各種參考電極中，有一個(gè)電極最重要，這就就是標(biāo)準(zhǔn)氫電極：它就是鍍了鉑黑得Ｐt浸在壓力為1個(gè)大＋氣壓得H2氣氛下得H離子活度為每升1克離子得溶液中構(gòu)