文档介绍：第1章金属(jīnshǔ)电化学腐蚀基本理论
电化学腐蚀的原理（热力学）
腐蚀速度（动力学）
析氢腐蚀和耗氧腐蚀（重要(zhòngyào)理论）
金属的钝性（另一特性）
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教学目标
了解:腐蚀的危害性与控制腐蚀的重要性;电化学腐蚀的趋势。
理解:腐蚀的定义(dìngyì)与分类;金属与溶液的界面特性､电极电位以及金属的电化学腐蚀历程。
掌握:金属电化学腐蚀的热力学条件,析氢腐蚀和耗氧腐蚀,金属的钝性。
本章重点
腐蚀的危害性;腐蚀的定义(dìngyì)与分类。
本章难点
钝化理论与钝化特性曲线分析;腐蚀极化图的应用。
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第1节金属电化学腐蚀(fǔshí)基本原理 ——腐蚀(fǔshí)热力学问题
金属(jīnshǔ)与溶液的界面特性
电极(diànjí)电位
腐蚀历程
金属电化学腐蚀热力学
腐蚀原电池
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从热力学观点考虑,金属的电化学腐蚀过程是单质形式存在的金属和它的周围电解质组成的体系,从一个热力学不稳定状态过渡到热力学稳定状态的过程。其结果是生成各种(ɡè zhǒnɡ)化合物,同时引起金属结构的破坏。
例如把一铁片浸到盐酸溶液中,就可见到有氢气放出,并以相同于氢放出的速率将铁溶解于溶液中,即铁发生了腐蚀。又如把一紫铜片置于无氧的纯盐酸中时,却不发生铜的溶解,也看不到有氢气拆出,但是一旦在盐酸中有氧溶解进去之后,我们即可见到紫钢片不断地遭受腐蚀,可是仍然无氢气产生。
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这就提出如下问题,为什么不同金属在同一介质中的腐蚀情况会不一样呢?又为什么同一金属在不同介质中腐蚀也不相同呢?造成金属这种电化学腐蚀不同倾向的原因又是什么?应如何判断?所有这些(zhèxiē)都是我们在讨论腐蚀问题时至关重要的问题。
§ 腐蚀(fǔshí)历程
一､原电池
最简单的原电池就是我们日常生活中所用的干电池。它是由中心碳棒(正电极)､外包锌皮(负极)及两极(liǎngjí)间的电解质溶液(NH4Cl)所组成时,当外电路接通时,灯泡即通电发光。
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电极过程如下:
阳极(负极锌皮)上发生氧化反应,使锌原子离子化,即:
Zn→Zn2+十2e
阴极(yīnjí)(正极 碳棒)上发生消耗电子还原反应:
2Mn+2NH4+2e=Mn2+2NH3+H2
随着反应的不断进行,锌不断地被离子化,释放电子,在外电路中形成电流。锌离于化的结果,是使锌被腐蚀。
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在进一步讨论原电池反应之前,先讨论一下几个概念。
我们把能够导电的物体称为导体。但从导体中形成电流的荷电粒子来看,一般将导体分为两类。在电场作用下沿一定(yīdìng)方向运动的荷电粒子是电子或电子空穴,这类导体叫做电子导体,它包括金属导体和半导体。另外还有一类导体,在电场的作用下沿一定(yīdìng)方向运动的荷电粒子是离子,这类导体叫做离子导体,例如电解质溶液就属于这类导体。
如果系统由两个相组成,一个是电子导体,叫做电子导体相,另一个是离子导体,叫做离子导体相,且当有电荷通过它们互相接触的界面时,有电荷在两个相间转移,我们把这个系统就叫做电极系统。
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这种电极系统的主要特征是:伴随着电荷在两相之间的转移,不可避免地同时会在两相的界面上发生物质的变化——由一种(yī zhǒnɡ)物质变为另一种(yī zhǒnɡ)物质,即化学变化。
如果相接触的两个相都是电子导体相,则在两相之间有电荷转移时,只不过是电子从一个相穿越界面进入另一个相,在界面上并不发生化学变化。但是如果相接触的是两种不同类的导体时,则在电荷从一个相穿越界面转移到另一个相中时,这一过程必然要依靠两种不同的荷电粒子(电子和离子)之间互相转移电荷来实现。这个过程也就是物质得到或释放外层电子的过程,而这正是电化学变化的基本特征。
因此,电极反应可定义为:在电极系统中,伴随着两个非同类导体相之间的电荷转移,两相界面上所发生的电化学反应。
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HCl溶液(róngyè)
Zn
Cu
A
K
Zn
Cu
HCl溶液(róngyè)
Cu
Cu
Cu
Zn
(a)Zn块和Cu块通 （b)Zn块和Cu块直 （c)Cu作为杂质分
过导线(dǎoxiàn)联接