电化学腐蚀名词解释
电化学腐蚀的原理及应用
电化学腐蚀的原理及应用1. 什么是电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生氧化反应和还原反应,导致金属表面发生物理和化学变化的过程。
在电化学腐蚀过程中,金属表面被腐蚀掉,在金属内部生成电化学腐蚀产物,从而导致金属的退化和破坏。
2. 电化学腐蚀的原理电化学腐蚀是由以下三个基本要素组成的:- 金属:作为电极参与电化学反应。
- 电解质溶液:提供导电性和溶解氧的介质。
- 环境:包括温度、压力、湿度等因素,会对腐蚀过程产生影响。
电化学腐蚀的过程可以分为两种基本反应: 1. 氧化反应(阳极反应):金属表面发生氧化反应,将金属原子转化为正离子并释放电子。
2. 还原反应(阴极反应):导电的电解质溶液中的阳离子被还原为金属或者其他物质。
通过以上两种反应,金属表面发生物理和化学变化,导致腐蚀和金属破坏。
3. 电化学腐蚀的应用电化学腐蚀的原理和机制在工业和科学研究中有广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域。
3.1 金属腐蚀研究电化学腐蚀的研究对于理解金属的腐蚀行为和机制至关重要。
通过研究不同金属在不同环境下的电化学腐蚀行为,可以评估金属的腐蚀性能,选择合适的材料用于特定的应用,以延长金属的使用寿命。
3.2 防腐蚀技术电化学腐蚀的原理为防腐蚀技术的研发和应用提供了理论基础。
通过使用合适的涂层、阻隔层或者中和剂等物质,可以降低金属的腐蚀速率,延长金属的使用寿命。
例如,在航空航天工业中,通过电镀技术给金属表面添加一层保护性的金属镀层,可以防止金属在高温和高湿环境下的腐蚀。
3.3 腐蚀监测和控制电化学腐蚀的研究还为腐蚀监测和控制提供了方法和工具。
通过使用电化学腐蚀监测技术,可以实时监测金属的腐蚀速率和腐蚀产物的生成情况。
这对于设备的维护、预测设备的寿命和做出合理的维修计划非常重要。
3.4 腐蚀改良和治理电化学腐蚀的原理还可应用于腐蚀改良和治理。
通过了解腐蚀的原因和机制,可以研发出适用的腐蚀治理方法,以减少或避免金属材料的腐蚀。
电化学腐蚀定义
电化学腐蚀定义
一、电化学腐蚀定义
电化学腐蚀是指在物体的表面形成的由电化学反应引起的化学脱落。
它是一种正常的材料表面组分的改变,它会添加新的金属或合金构件,而这些构件可能对材料的性质产生极大的影响。
电化学腐蚀是一种重要的工业腐蚀和材料老化的主要模式之一,我们可以把它归结到金属析出或纳米孔介导表面盐渍,蚀刻等现象。
二、电化学腐蚀的特点
电化学腐蚀有以下特点:
(1)电化学腐蚀现象的更新速度很快,一般50-150个回旋时(每回旋的制造时间),表面形成一层新的抛光物质,电化学腐蚀作用加速效果很明显;
(2)电化学腐蚀通常是局部侵蚀,物质遭受新形成物以不等速率腐蚀,因而表观形状不均有可能出现;
(3)电化学腐蚀过程受微量氧进入金属表面的影响,因此仍不能避免氧化;
(4)电化学腐蚀过程中可能伴随着降温氧化,使耐蚀性降低。
三、电化学腐蚀的影响
电化学腐蚀会对金属表面形成的新的化学物质会产生影响。
它可能会使金属表面变脆弱,形成缩孔,变胀裂等,同时可能会引起表面的容易磨损,使金属的亮度变暗,甚至导致表面的沉积和腐蚀。
电化学腐蚀同样会影响材料的性能,会对材料的特征曲线和强度特性造成改变,从而影响材料的使用寿命。
化学实验中的电化学腐蚀
化学实验中的电化学腐蚀化学实验中的电化学腐蚀是指金属在电解液中发生氧化还原反应而导致金属表面损坏的过程。
电化学腐蚀是一个复杂的过程,涉及到物质的传输与转化、电极反应以及化学平衡等多个方面。
本文将从电化学腐蚀的定义、机理以及预防等方面加以阐述。
1. 电化学腐蚀的定义与机理电化学腐蚀是指金属在特定环境中与电解液发生化学反应,导致金属表面损坏的过程。
主要包括阳极和阴极两个区域,其中阳极区是金属发生氧化反应的地方,阴极区则是金属重新得到电子的地方。
腐蚀反应可以分为两个半反应:氧化半反应和还原半反应。
在阳极区,金属发生氧化反应,失去电子成为离子;在阴极区,离子获得电子还原为金属。
这两个半反应必须同时进行,维持电荷平衡。
导致电化学腐蚀的主要原因是金属与电解液中的离子产生反应,形成氧化物或氢氧化物等产物,使金属表面发生溶解,产生腐蚀现象。
此外,温度、电位、流体速度等因素也会对电化学腐蚀的过程产生影响。
2. 电化学腐蚀的实验方法与技术为了研究电化学腐蚀的过程,科学家们开发了一系列的实验方法和技术。
2.1 极化曲线法极化曲线法是一种通过改变电位观察腐蚀过程的方法。
该方法利用电位扫描仪测量不同电位下的电流变化,从而得到电极电流与电极电位的关系曲线,进而分析腐蚀过程中的各种参数。
2.2 交流阻抗法交流阻抗法是一种通过施加交流电进行测试的方法。
利用交流阻抗仪测量电极的阻抗值,从而得到电化学腐蚀的相关信息,如腐蚀速率、电极界面性质等。
2.3 循环伏安法循环伏安法是一种通过改变电极电位来研究腐蚀反应的方法。
通过改变电位的范围和速率,观察电极电流的变化情况,可以得到电极表面的反应动力学参数。
以上是一些常见的电化学腐蚀实验方法和技术,科学家们利用这些方法和技术可以深入研究电化学腐蚀的机理和特性。
3. 电化学腐蚀的预防措施针对电化学腐蚀的特点和机理,制定相应的预防措施是必要的。
以下介绍几个常用的预防措施。
3.1 阳极保护阳极保护是一种通过在金属表面施加电流,使其成为电化学反应中的阴极而达到保护的方法。
什么是电化学腐蚀
什么是电化学腐蚀电化学腐蚀(electrochemical corrosion)是材料在电化学条件下由于化学反应而引起的腐蚀现象。
它是一种普遍存在于自然和工业环境中的腐蚀方式,对于金属、合金、涂层和其他材料的腐蚀速率都产生重要影响。
本文将介绍电化学腐蚀的基本原理、机理和控制方法,以及它在实际应用中的重要性。
一、电化学腐蚀的基本原理电化学腐蚀是在电解质溶液中金属或合金表面发生的氧化还原反应,其基本原理可以由著名的离子传导电子理论解释。
金属表面存在着不规则的微观结构,并且在自然环境中常常出现多种金属离子溶解在水中形成电解质溶液。
当这种电解质溶液与金属或合金接触时,电子从金属表面迁移到电解质中的离子,称为氧化反应;同时,电解质中的离子也可还原成金属,称为还原反应。
这个过程涉及了电子和离子在金属和电解质之间的传输,从而形成了电流。
二、电化学腐蚀的机理电化学腐蚀的机理包括两个基本过程:阳极溶解(anodic dissolution)和阴极还原(cathodic reduction)。
阳极溶解是指金属或合金表面的金属原子氧化成阳离子溶解到电解质溶液中的过程,而阴极还原则是指电解质溶液中的还原剂接受电子,从而还原成金属。
在电化学腐蚀过程中,阳极和阴极通常不在同一位置,形成了电化学腐蚀电池。
阳极是电极的溶解或腐蚀的区域,而阴极则是电极的保护或减缓腐蚀的区域。
阳极和阴极之间通过电解质中的离子迁移形成电流。
这种电流导致阳极发生氧化反应,从而导致金属或合金的溶解。
同时,阴极上的还原反应消耗了电流,起到减缓或保护金属的作用。
三、电化学腐蚀的控制方法为了控制电化学腐蚀并降低材料的腐蚀速率,需要采取一系列措施。
以下是几种常见的控制方法:1. 阴极保护:通过给金属施加外加电流或安装保护层,使其成为阴极,从而减缓金属的腐蚀速率。
常见的阴极保护方法包括阳极保护、阴极保护和牺牲阳极法。
2. 隔离:将金属或合金与容易引起腐蚀的电解质隔离开来,避免其接触,减少腐蚀的发生。
电化学腐蚀
电化学腐蚀编辑电化学腐蚀就就是金属与电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。
例如铁与氧,因为铁的电极电位总比氧的电极电位低,所以铁就是阳极,遭到腐蚀。
特征就是在发生氧腐蚀的表面会形成许多直径不等的小鼓包,次层就是黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。
1基本介绍2相关原理3方程式4现象危害5解决办法6电化学7除氧方法▪热力除氧▪真空除氧▪铁屑除氧▪解吸除氧▪树脂除氧▪化学药剂除氧基本介绍编辑不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀就是电化学腐蚀最突出的例子。
我们知道,钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀,但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。
原来,在潮湿的空气里,钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜,这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子,还溶解了氧气等气体,结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液,它跟钢铁里的铁与少量的碳恰好形成无数微小的原电池。
在这些原电池里,铁就是负极,碳就是正极。
铁失去电子而被氧化、电化学腐蚀就是造成钢铁腐蚀的主要原因。
金属材料与电解质溶液接触, 通过电极反应产生的腐蚀。
电化学腐蚀反应就是一种氧化还原反应。
在反应中,金属失去电子而被氧化,其反应过程称为阳极反应过程,反应产物就是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物(或金属难溶盐);介质中的物质从金属表面获得电子而被还原,其反应过程称为阴极反应过程。
在阴极反应过程中,获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。
在均匀腐蚀时,金属表面上各处进行阳极反应与阴极反应的概率没有显著差别,进行两种反应的表面位置不断地随机变动。
如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应,其余表面区域主要进行阴极反应,则称前者为阳极区,后者为阴极区,阳极区与阴极区组成了腐蚀电池。
直接造成金属材料破坏的就是阳极反应,故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接,以使腐蚀发生在电位较低的金属上。
电化学腐蚀
电化学腐蚀1. 什么是电化学腐蚀?电化学腐蚀是金属与其环境中的电解质接触时所发生的一种自发氧化反应。
这种反应导致金属表面有损失,并最终导致金属的破坏。
电化学腐蚀是金属腐蚀的一种常见形式,特别是在湿润环境中。
它是金属腐蚀的主要机制之一,也是金属材料工程中需要考虑的重要问题之一。
2. 电化学腐蚀的机理电化学腐蚀涉及到三个基本组成部分:电极、电解质和外部电路。
在金属表面,由于各种反应产物、氧化物或水分解产物的影响,可能会形成一个电化学电池。
这样的电化学电池包括一个阳极和一个阴极,它们通过电子传导和离子传递来维持反应。
阳极是金属丧失而腐蚀的地方,阴极则是电子和离子的还原地点。
具体来说,金属表面处于不平衡的电位环境中,其电位处于阳极位或阴极位。
当金属处于阳极位时,它会发生氧化反应,如金属离子的溶解和氧气的反应。
而金属处于阴极位时,它会发生还原反应,如离子还原成金属或氧气还原成水。
3. 影响电化学腐蚀的因素3.1 电解质浓度电解质浓度是影响电化学腐蚀的重要因素之一。
较高浓度的电解质会导致电化学反应加速,加剧金属的腐蚀。
这是因为高浓度的电解质提供更多的离子来参与反应。
3.2 温度温度是影响金属腐蚀速率的因素之一。
在高温环境下,金属表面的反应速率会增加,从而加剧电化学腐蚀的过程。
3.3 金属特性不同的金属具有不同的抗腐蚀能力。
一些金属,如铝和不锈钢,具有较好的抗腐蚀性能,而其他金属,如铁和铅,容易受到电化学腐蚀的影响。
3.4 表面处理金属的表面处理可以改善其抗腐蚀性能。
例如,使用防锈涂层或电镀可以提供一个保护性的屏障,阻止电解质接触到金属表面。
4. 防止电化学腐蚀的措施4.1 选取适合的金属在特定的环境中,选择适当的金属可以减少电化学腐蚀的风险。
例如,在酸性环境中使用不锈钢可以有效地预防腐蚀。
4.2 使用防腐涂层对金属表面进行防腐涂层处理可以提供额外的保护层,阻止金属与电解质的直接接触。
一些常用的防腐涂层材料包括油漆、聚合物和金属涂层。
电化学腐蚀的定义
电化学腐蚀的定义电化学腐蚀是指由于金属材料与电解质溶液发生电化学反应而引起的金属表面的腐蚀现象。
电化学腐蚀是金属腐蚀的重要形式之一,不同于传统的化学腐蚀和物理腐蚀,它是由电化学反应引起的。
电化学腐蚀是由于金属与电解质溶液之间的相互作用而产生的。
在电解质溶液中,金属表面处于氧化和还原反应的平衡状态。
当金属表面发生氧化反应时,金属原子失去电子形成阳离子,并溶解到溶液中。
与此同时,电解质溶液中的还原反应会使金属表面上产生电子,这些电子会流回金属内部。
这种氧化和还原的反应不断进行,导致金属表面的腐蚀。
电化学腐蚀的速度取决于多种因素,包括金属的性质、电解质溶液的组成、温度和溶液中的氧气含量等。
一般来说,金属的腐蚀速度随着电解质溶液中的溶质浓度的增加而增加。
此外,温度的升高也会加速腐蚀反应的进行。
电化学腐蚀的机理可以分为两个步骤:阳极反应和阴极反应。
在阳极反应中,金属表面氧化,失去电子形成阳离子溶解到溶液中。
在阴极反应中,电解质溶液中的还原剂接受金属表面产生的电子,还原成为溶液中的阳离子。
这两个反应共同作用,导致金属表面的腐蚀。
为了减缓电化学腐蚀的发生,可以采取多种措施。
一种常见的方法是通过涂覆保护层来隔离金属表面与电解质溶液的接触,减少腐蚀的发生。
另一种方法是通过添加缓蚀剂来抑制腐蚀反应的进行。
缓蚀剂的引入可以改变电解质溶液的化学性质,降低腐蚀反应的速率。
电化学腐蚀还可以应用于一些实际应用中。
例如,电化学腐蚀可以用于金属的电镀和防腐处理。
在电镀过程中,通过控制电流和电解质溶液的成分,可以在金属表面上形成一层金属薄膜,起到美化和防护的作用。
在防腐处理中,可以利用电流和电解质溶液中的缓蚀剂来修复已经发生腐蚀的金属表面,以延长金属的使用寿命。
电化学腐蚀是金属材料与电解质溶液发生的电化学反应所引起的腐蚀现象。
电化学腐蚀的发生与金属的性质、电解质溶液的组成、温度和氧气含量等因素密切相关。
为了减缓电化学腐蚀的发生,可以采取涂覆保护层、添加缓蚀剂等措施。
电化学腐蚀原理
电化学腐蚀原理电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生的腐蚀。
发生电化学腐蚀的基本条件是:有能导电的溶液。
能导电的溶液几乎包含所有的水溶液,包括淡水、雨水、海水、酸碱盐的水溶液,甚至从空气中凝结的水蒸气加上设备表面的杂质也可以成为构成腐蚀环境的电解质溶液。
一、金属电化学腐蚀的常见形式1.全面腐蚀全面腐蚀是指在整个金属表面上进行的腐蚀。
全面腐蚀一般来说分布比较均匀,腐蚀速度比较稳定,机器设备的寿命可以预测,对设备的检测也比较容易,一般不会发生突发事故。
全面腐蚀电池的阴、阳极全部是微电极,阴阳极面积基本上相等,所以反应速度比较稳定。
2.局部腐蚀局部腐蚀是指只集中在金属表面局部区域上进行的腐蚀,其余大部分区域几乎不腐蚀。
局部腐蚀造成的金属损失量不大,但是严重的局部腐蚀会导致机器设备的突发性破坏,这种破坏很难预测,往往会造成巨大的经济损失,更有甚者会引起灾难性事故。
根据日本三菱化工机械公司对10年中化工装置破坏事例进行的调查结果表明,全面腐蚀和高温腐蚀只占13.4%,而局部腐蚀占80%以上。
由此可见局部腐蚀的严重性。
二、金属电化学腐蚀常用的防腐方法金属电化学腐蚀形成的原因很多,影响因素很多,环境因素各不相同,这样就不能用一种防腐措施来解决所有腐蚀问题。
在金属防腐中常用的方法有:覆盖层保护、电化学保护、缓蚀剂保护。
1.覆盖层保护:覆盖层保护是用耐蚀性能良好的金属或非金属材料覆盖在耐蚀性能较差的材料表面,把基体材料与腐蚀介质隔开,以达到控制腐蚀的目的。
表面覆盖层保护法不仅能提高基底金属的耐腐蚀能力,而且能节约大量贵重金属和合金。
2.表面处理:表面清理的主要方面就是除油、除锈。
除油的方法有化学除油和电化学除油。
化学除油主要是用有机溶剂、碱液清洗。
现在又出现了一些新型的合成洗涤剂。
少量的合成洗涤剂加入高温、高压的水流中,清洗金属表面的油污,具有速度快、清洗干净等优点,但需要专用清洗设备。
金属表面除锈的方法有机械除锈法、酸洗除锈法。
腐蚀的种类和定义
腐蚀的种类和定义腐蚀是指材料在特定环境下受到侵蚀、损坏的过程。
腐蚀不仅仅对金属材料有影响,还可以对混凝土、陶瓷、塑料等其他材料造成损害。
腐蚀的种类和定义主要有以下几种:1.电化学腐蚀:电化学腐蚀是指在电解质液中,电极表面的金属在阳极区被溶解,形成金属离子,并在阴极区还原成金属。
这种腐蚀过程是由于金属表面形成的阳极和阴极之间的电势差所引起的。
电化学腐蚀是最常见的腐蚀形式,比如金属结构在海洋和化工环境中容易受到电化学腐蚀的影响。
2.化学腐蚀:化学腐蚀是指发生在一些特殊介质中的腐蚀过程。
这种腐蚀并不需要电化学反应,而是由于其中一种化学物质对材料的侵蚀作用。
常见的化学腐蚀形式包括酸腐蚀、碱腐蚀和盐腐蚀等。
例如,硫酸和盐酸可以对金属产生强烈的酸腐蚀。
3.气体腐蚀:气体腐蚀是指气体对材料的侵蚀作用。
不同的气体对材料有不同的腐蚀影响,比如酸性气体如二氧化硫和氯气可引起金属腐蚀,而水蒸汽对一些材料的氧化也属于气体腐蚀的一种。
气体腐蚀在许多工业过程中都是一个重要的问题,如炼油、化工和电力等领域。
4.微生物腐蚀:微生物腐蚀是由微生物对材料表面的侵蚀作用引起的一种特殊腐蚀形式。
微生物腐蚀主要是由细菌、真菌和藻类等微生物引起的。
这些微生物能够分解材料表面的有机物,并产生酸性物质,从而导致材料的腐蚀。
微生物腐蚀在海洋环境和水处理过程中都很常见。
5.磨蚀腐蚀:磨蚀腐蚀是由于材料表面的磨损和腐蚀共同作用而发生的一种腐蚀形式。
磨蚀腐蚀主要是由于颗粒物的磨损作用以及腐蚀介质对材料的侵蚀作用共同作用引起的。
磨蚀腐蚀在一些机械设备和液体输送管道中经常发生。
以上是几种常见的腐蚀种类和定义,不同种类的腐蚀对材料造成的损害也有所不同。
为了防止和减轻腐蚀的发生,需要采取相应的措施,比如使用耐腐蚀材料、表面涂层和阴极保护等方法。
此外,加强腐蚀研究以及开发新型抗腐蚀材料也是重要的方向。
一、电化学腐蚀概念
一、电化学腐蚀概念不纯的金属(或合金)跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
电化学腐蚀是通过构成无数微小的原电池而发生的,作为负极的较活泼金属将不断被腐蚀。
而不活泼的金属(或非金属或其它杂质)则被保护。
电化学腐蚀,只有当金属跟电解质溶液接触时,才会发生,并伴有微电流产生金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的,据70年代美国的一份统计报告,全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料,约相当于金属年产量的1/3,至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损失,就更无法估计了。
当前,世界各国都有许多优秀的科学家,从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。
选择这方面的课题研究,一定会大有作为;一旦有新的突破,产生的经济效益和社会影响,必将是巨大的。
二、金属电化学腐蚀的主要形式1. 析氢腐蚀(腐蚀过程放出氢):以氢离子还原反应为过程的金属电化学腐蚀叫做析氢腐蚀。
潮湿空气中吸附了一层薄薄的水膜,由于溶解了CO 2而形成了电解质溶液①若电解质溶液酸性较强负极:Fe 电极反应式:Fe-2e -=Fe 2+正极:C 电极反应式:2H ++2e -=H 22. 吸氧腐蚀(腐蚀过程吸收氧):以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀叫做吸氧腐蚀。
②若电解质溶液酸性较弱或呈中性负极:Fe 电极反应式:2Fe - 4e -= 2Fe 2+正极:C 电极反应式:2H 2O + O 2+ 4e - = 4 OH - 通常两种腐蚀同时存在,但以后者更普遍。
三、金属的电化学保护方法及应用(一)影响金属腐蚀的因素:金属的本性和介质(二) 金属在什么条件下容易被腐蚀?在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质,都容易被腐蚀金属腐蚀的防护思路主要从金属的本质和介质两方面考虑,如:1.改变金属的内部组织结构,如:将Cr 、Ni 等金属加进钢里制成不锈钢使用镀铬的钢的优点是保护作用优良,外表美观,适合在风景区使用。
电化学腐蚀名词解释
1.腐蚀:指材料由于环境作用引起的破化或变质2.腐蚀作用:由于地下水中氢离子置换铁,使铁离子溶于水中,从而使钢铁材料受到腐蚀的作用。
氢离子可以是水中原有的,也可以是由于锅炉中水温增高,弱基性盐类经水解而生成。
此外,溶解于水中的O2、C02、H2 s也可以成为腐蚀作用的因素。
锰的盐类、硫化铁、有机物及油脂都能作接触剂而加强这一作用。
一般氢离子浓度较高(pH<7)的酸性水都有腐蚀性。
深部碱性碳酸钠水对钢管有强烈腐蚀作用。
3.腐蚀反应:4.腐蚀分类:5.电化学腐蚀:电化学腐蚀就是金属和电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。
不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
6.电极系统:7.电极反应:电极反应指在原电池或电解池中,两个电极上发生的半反应,因为在原电池和电解池中,氧化反应和还原反应是分别在两个电极上发生的。
8.阴极:阴极(Cathode)是电化学反应的一个术语。
指的是得电子的极,也就是发生还原反应的极。
在原电池中,阴极是正极;电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。
溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极。
在电解池中阴极与电源的负极相连。
阴极总是与阳极(Anode )相对应而存在的。
9.阳极:阳极(Anode )是电化学反应的一个术语,阳极总是与阴极(Cathode)相对应而存在的。
发生氧化作用的极称为阳极(Anode),在原电池中,阳极是负极,电子由负极流向正极,电流由正极流向负极;在电解池中阳极与正极相连,在阳极上发生氧化反应的是溶液中的阴离子。
与阴极(cathode )相对应。
阳极是电镀制程中供应镀层金属的来源,并也当成通电用的正极。
一般阳极分为可溶性阳极及不可溶的阳极。
10.孤立电极:11.均相电极:12.复相电极:13.化学位:对于一个多组分的物系,吉氏函数可用温度、压力和组成物系各组分的物质的量来描述。
即:G=f(T,P,n1,n2…nk)当物系发生一个极端小的变经时,吉氏函数的变化为:dG=( )P,n j dT( )T,n jdP+( )T,p,n j≠1·dn1+( )T,p,n j≠2 dn2+…+( ) T,p,n j≠k dnk定义μi=( ) T,p,n j≠i μi就是物系中组分i的化学位。
电化学腐蚀名词解释
电化学腐蚀名词解释
电化学腐蚀是指金属和电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。
不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
在电化学腐蚀过程中,由于金属表面的不均匀性以及金属内部存在缺陷等因素,导致金属表面的某些区域更容易被氧化。
这些区域被称为阳极区,而相对不易被氧化的区域则被称为阴极区。
阳极区发生氧化反应,释放出电子;阴极区发生还原反应,接受电子。
这样形成了一个闭合的电路,即发生了电化学反应。
电化学腐蚀的速度取决于许多因素,包括金属本身的属性、电解质的性质、温度、氧气分压等。
一般来说,温度越高、氧气分压越大、电解质浓度越高,电化学腐蚀速度越快。
此外,如果金属表面存在污染物或者涂层等物质,也会加速电化学腐蚀的发生。
为了减缓或防止电化学腐蚀的发生,可以采取以下措施:
1. 选择合适的材料:选择具有较好耐腐蚀性能的材料作为制造物品的材料。
2. 加强保护措施:对金属材料进行表面处理,如喷涂、镀层等,以提高其耐腐蚀性能。
3. 控制环境条件:降低温度、减少氧气分压、控制电解质浓度等,以减缓电化学腐蚀的速度。
4. 定期检查和维护:定期检查设备和管道的腐蚀情况,及时进行维修和更换受损部件。
电化学腐蚀是一种常见的现象,它会导致金属材料的损坏和失效。
因此,了解电化学腐蚀的原理和影响因素,采取有效的防护措施,对于保障设备的正常运行和延长使用寿命具有重要意义。
简述电化学腐蚀的原理
简述电化学腐蚀的原理电化学腐蚀是指在电解质溶液中,当金属与电解质接触时,由于电化学反应而导致金属表面的损失。
其原理是金属在电解质中发生氧化还原反应,形成正离子和电子,其中正离子溶解在电解质中,而电子则在金属表面留下,最终导致金属的腐蚀。
电化学腐蚀的原理可以分为两个主要过程:阳极溶解和阴极反应。
首先是阳极溶解过程。
当金属与电解质接触时,金属表面的原子或离子会失去电子,形成正离子。
这些正离子会进入电解质溶液中,并与溶液中的阴离子结合形成溶解物。
这个过程被称为阳极溶解,也是金属腐蚀的主要过程。
阳极溶解的速率取决于金属的活性和电解质的性质,如溶液的酸度、温度和氧气浓度等。
其次是阴极反应过程。
当金属腐蚀时,电解质中的电子会在金属表面聚集,形成阴极区域。
在阴极区域,电子与电解质中的正离子结合形成原子或分子,并还原成金属。
这个过程被称为阴极反应,它减缓了金属的腐蚀速率。
阴极反应的速率取决于电解质中的正离子浓度和金属表面的电位。
除了阳极溶解和阴极反应,电化学腐蚀还受到其他因素的影响。
第一个因素是电解质的浓度。
当电解质浓度较高时,阳极溶解和阴极反应的速率都会增加,导致金属腐蚀加剧。
相反,当电解质浓度较低时,金属腐蚀减缓。
第二个因素是温度。
温度的升高会加速阳极溶解和阴极反应的速率,从而增加金属的腐蚀速度。
这是因为温度的升高会提高电化学反应的速率常数,使电子和离子的迁移更加迅速。
第三个因素是氧气浓度。
氧气是金属腐蚀的重要因素之一,特别是在水中。
氧气的存在会加速阴极反应,从而增加金属的腐蚀速率。
因此,在含氧溶液中,金属的腐蚀速度通常比不含氧溶液中要快。
除了上述因素,金属的活性也是影响电化学腐蚀的重要因素。
活性金属的电极电位较低,更容易发生阳极溶解。
而惰性金属的电极电位较高,不容易发生阳极溶解。
因此,活性金属更容易腐蚀。
总结来说,电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生氧化还原反应导致金属表面损失的过程。
它受到阳极溶解、阴极反应以及电解质浓度、温度、氧气浓度和金属活性等因素的影响。
电化学腐蚀
电化学腐蚀
电化学腐蚀是指在金属与电解质溶液接触的环境中,通过电化学反应引起金属的腐蚀现象。
电化学腐蚀是由于金属表面与电解质溶液之间存在氧化还原反应,并且通过电子传递和离子传递等过程进行的。
具体来说,电化学腐蚀一般可分为两个基本反应:金属的氧化反应和电子的还原反应。
在这两个反应中,金属表面会产生氧化物,同时溶液中会生成相应的离子。
电化学腐蚀的主要因素包括金属的电位、电解质的成分、温度、pH值、氧气浓度等。
金属的电位是指金属与标准电极之间的电位差,电位差越大,金属的腐蚀越明显。
电解质的成分对腐蚀行为也有很大的影响,不同的金属对不同的离子有不同的腐蚀倾向。
温度、pH值和氧气浓度的变化也会导致腐蚀的加剧或减轻。
为了减轻或防止电化学腐蚀,可以采取一些措施,比如使用腐蚀抑制剂、电化学保护、涂层保护等。
腐蚀抑制剂可以防止或减轻金属与电解质溶液之间的电化学反应,从而减少腐蚀的发生。
电化学保护是利用外部电流或外部电位
来改变金属的电位,使金属表面保持在一种不易被氧化的状态。
涂层保护是在金属表面形成一层保护膜,阻止金属与电解质溶液直接接触,从而减少氧化还原反应的发生。
总之,电化学腐蚀是金属在电解质溶液中受到的一种化学侵蚀,可以通过控制环境因素和采取适当的措施来减轻或防止腐蚀的发生。
电化学腐蚀与防护知识讲解
电化学腐蚀与防护知识讲解电化学腐蚀是指材料在电解质溶液中发生的一种化学反应,由于外加电压或电流的作用,使金属表面发生氧化还原反应,导致金属表面的腐蚀现象。
电化学腐蚀是金属材料不可避免的问题,因此了解电化学腐蚀的机理和相应的防护措施非常重要。
一、电化学腐蚀机理电化学腐蚀的机理主要涉及三个要素:金属、电解质和电流。
在电解质溶液中,金属表面会存在一层氧化膜,称为被动膜。
当金属电极与电解质溶液接触时,电解质中的离子会进入金属表面,并在金属表面发生氧化还原反应。
这些反应可以分为阳极和阴极两个区域。
在阳极区域,金属表面发生氧化反应,而在阴极区域,发生还原反应。
这两个区域之间的电流称为腐蚀电流,也是金属腐蚀的主要原因。
二、电化学腐蚀类型根据腐蚀过程中的电流方向和金属的腐蚀行为,电化学腐蚀可以分为以下几种类型:1. 均匀腐蚀:金属表面均匀地腐蚀,导致金属整体性能下降。
这种腐蚀通常是由于金属与电解质溶液中的氧发生反应导致的。
2. 非均匀腐蚀:金属表面只有一部分区域腐蚀,而其他区域则相对较少。
这种腐蚀通常是由于材料内部存在着不均匀的组织结构或杂质引起的。
3. 显著腐蚀:金属表面局部出现大范围的腐蚀,形成孔洞或裂纹。
这种腐蚀通常是由于金属表面的局部缺陷或应力集中引起的。
三、电化学腐蚀的防护措施为了防止金属腐蚀,可以采取以下几种防护措施:1. 使用耐腐蚀性材料:选择具有良好耐腐蚀性能的材料可以减少金属腐蚀的风险。
例如,不锈钢具有良好的耐腐蚀性能,适用于许多腐蚀环境。
2. 表面涂层保护:在金属表面涂上一层保护性涂层,可以隔绝金属与电解质的接触,减少腐蚀的可能性。
常用的涂层材料包括涂漆、涂蜡等。
3. 电化学方法:通过施加外加电压或电流,可以改变金属表面的电位,从而减缓腐蚀速度。
例如,阳极保护和阴极保护就是常用的电化学防护方法。
4. 控制环境条件:控制金属周围的环境条件,如温度、湿度和气氛等,可以减少腐蚀的发生。
例如,保持金属表面干燥和清洁可以有效地减少腐蚀的可能性。
电化学腐蚀机理
电化学腐蚀机理电化学腐蚀是指在电解质溶液中,金属电极与电解质溶液之间发生的一种化学反应。
这种反应是由于电极表面和电解质溶液中的化学物质以及电场的作用而引起的。
电化学腐蚀是金属腐蚀的一种重要形式,也是工业中广泛存在的一种腐蚀方式。
电化学腐蚀的机理主要有两个方面:阳极和阴极反应。
阳极反应是指金属电极上发生的氧化反应,即金属原子或离子失去电子形成阳离子溶解到溶液中。
阴极反应是指金属电极上发生的还原反应,即溶液中的阴离子接受电子形成金属原子或离子。
阳极和阴极反应是通过电子和离子的传递来完成的。
在电化学腐蚀过程中,金属电极表面的腐蚀主要是由于阳极反应引起的。
金属电极表面的腐蚀通常是由于金属原子或离子与溶液中的氧、水或其他氧化剂发生反应而产生的。
这些反应会导致金属表面的氧化、溶解和析出等现象。
而阴极反应则是通过阴离子与金属电极表面的电子结合而发生的,这些阴离子在电解质溶液中是被阳离子所平衡的。
除了阳极和阴极反应,电化学腐蚀还受到溶液中其他因素的影响。
例如,溶液中的温度、浓度、pH值等都会对电化学腐蚀产生一定的影响。
温度的升高会加速金属的腐蚀速率,而浓度的增加则会增加金属电极表面的腐蚀程度。
pH值的变化也会影响电化学腐蚀的发生,一般来说,酸性溶液对金属的腐蚀作用更为剧烈。
电化学腐蚀的机理还与电极表面的形貌和结构有关。
电极表面的粗糙度会影响电解质溶液与电极的接触面积,从而影响腐蚀的速率。
此外,电极表面的结构也会影响腐蚀的发生。
例如,当电极表面存在缺陷或微观结构不均匀时,容易形成局部腐蚀,加剧金属的腐蚀程度。
为了减少电化学腐蚀的发生,可以采取一些措施。
首先,可以选择合适的金属材料,如不锈钢、铝合金等具有较好抗腐蚀性能的材料。
其次,可以采用涂层和防腐涂料来保护金属表面,阻止电解质溶液与金属电极的直接接触。
此外,还可以通过电化学方法,如阳极保护和阴极保护等来减少或防止金属的腐蚀。
电化学腐蚀是金属腐蚀的一种重要形式,其机理主要涉及阳极和阴极反应以及溶液中其他因素的影响。
电化学腐蚀
电化学腐蚀电化学腐蚀是指在电化学条件下金属与溶液或电解质的相互作用过程中,金属表面发生电化学反应而造成金属腐蚀的现象。
这种腐蚀方式与其他类型的腐蚀不同,它是在外电势的作用下发生的,可以通过改变外电势或电化学环境来控制和减缓腐蚀过程。
下面将介绍电化学腐蚀的机理和预防措施。
电化学腐蚀的机理主要涉及两个方面:阳极溶解和阴极反应。
阳极溶解是指金属离子在阳极处释放,形成金属离子和电子的电子传递过程。
阴极反应则是指电子在阴极处与溶液中的还原剂发生反应,还原成原子或形成气体。
导致腐蚀的外电流是由阳极溶解和阴极反应共同产生的。
在实际应用中,许多因素会影响电化学腐蚀的发生和发展。
首先是金属的材质和结构。
不同的金属在特定电化学条件下具有不同的腐蚀倾向,称为腐蚀电位。
一般而言,腐蚀电位较低的金属更容易发生电化学腐蚀。
此外,金属的晶体结构、表面形貌和化学成分也会对腐蚀产生影响。
其次,电化学环境对电化学腐蚀的影响也非常重要。
温度、pH值、溶液中的物质浓度和氧气浓度等因素都会对腐蚀速率和腐蚀类型产生显著影响。
例如,高温、酸性环境、高浓度的盐溶液和富含氧气的环境往往加速金属的腐蚀过程。
了解电化学腐蚀的机理和影响因素有助于我们制定预防和控制措施。
以下是一些常见的预防措施:1. 选择抗腐蚀性能好的金属材料,特别是在恶劣环境下使用的设备和结构中。
2. 使用防腐蚀涂层,如涂料、陶瓷和聚合物涂层等,以隔离金属表面与环境接触,减缓腐蚀速率。
3. 控制电化学环境,例如通过控制pH值、温度和溶液浓度等因素,降低金属腐蚀的风险。
4. 采用阴极保护技术,如电流阴极保护和牺牲阳极保护,以降低金属腐蚀的电流密度。
5. 定期检测和维护金属表面的状态,及时修复和更换受腐蚀的部件,以延长设备和结构的使用寿命。
综上所述,电化学腐蚀是金属与溶液或电解质相互作用下发生的一种腐蚀现象。
了解其机理和影响因素,以及采取适当的预防措施,可以有效地控制和减缓金属腐蚀,提高设备和结构的使用寿命和安全性。
电化学腐蚀名词解释
1.腐蚀:指材料由于环境作用引起的破化或变质2.腐蚀作用:由于地下水中氢离子置换铁,使铁离子溶于水中,从而使钢铁材料受到腐蚀的作用。
氢离子可以是水中原有的,也可以是由于锅炉中水温增高,弱基性盐类经水解而生成。
此外,溶解于水中的O2、C02、H2 s也可以成为腐蚀作用的因素。
锰的盐类、硫化铁、有机物及油脂都能作接触剂而加强这一作用。
一般氢离子浓度较高(pH<7)的酸性水都有腐蚀性。
深部碱性碳酸钠水对钢管有强烈腐蚀作用。
3.腐蚀反应:4.腐蚀分类:5.电化学腐蚀:电化学腐蚀就是金属和电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。
不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
6.电极系统:7.电极反应:电极反应指在原电池或电解池中,两个电极上发生的半反应,因为在原电池和电解池中,氧化反应和还原反应是分别在两个电极上发生的。
8.阴极:阴极(Cathode)是电化学反应的一个术语。
指的是得电子的极,也就是发生还原反应的极。
在原电池中,阴极是正极;电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。
溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极。
在电解池中阴极与电源的负极相连。
阴极总是与阳极(Anode )相对应而存在的。
9.阳极:阳极(Anode )是电化学反应的一个术语,阳极总是与阴极(Cathode)相对应而存在的。
发生氧化作用的极称为阳极(Anode),在原电池中,阳极是负极,电子由负极流向正极,电流由正极流向负极;在电解池中阳极与正极相连,在阳极上发生氧化反应的是溶液中的阴离子。
与阴极(cathode )相对应。
阳极是电镀制程中供应镀层金属的来源,并也当成通电用的正极。
一般阳极分为可溶性阳极及不可溶的阳极。
10.孤立电极:11.均相电极:12.复相电极:13.化学位:对于一个多组分的物系,吉氏函数可用温度、压力和组成物系各组分的物质的量来描述。
即:G=f(T,P,n1,n2…nk)当物系发生一个极端小的变经时,吉氏函数的变化为:dG=( )P,n j dT( )T,n jdP+( )T,p,n j≠1·dn1+( )T,p,n j≠2 dn2+…+( ) T,p,n j≠k dnk定义μi=( ) T,p,n j≠i μi就是物系中组分i的化学位。
什么是电化学腐蚀
什么是电化学腐蚀定义:电化学腐蚀是指金属或合金接触到电解质溶液发生原电池反应,比较活泼的金属被氧化而有电流伴生的腐蚀,叫做电化学腐蚀。
危害:电化学腐蚀的危害性是非常大的,一方面,它会在短期内使停用设备金属表面遭到大面积腐蚀。
另一方面,由于停用腐蚀使金属表面产生沉积物及造成金属表面粗糙状态,使机组启动和运行时,给水铁含量增大。
不但加剧了炉管内铁垢的形成,也加剧了热力设备运行时的腐蚀。
因此,电化学腐蚀的定期检测是十分有必要的,像洛阳第七二五研究所就是专业检测电化学腐蚀等的机构。
表现形式:金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是:1,金属一般情况下发生的电化学腐蚀主要是锈蚀,属于一种湿腐蚀。
2,电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。
在反应中,金属失去电子而被氧化,其反应过程称为阳极反应过程,反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物(或金属难溶盐);介质中的物质从金属表面获得电子而被还原,其反应过程称为阴极反应过程。
在阴极反应过程中,获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。
3,例如:钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀,但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。
这是因为,在潮湿的空气里,钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜,这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子,还溶解了氧气等气体,结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液,它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。
在这些原电池里,铁是负极,碳是正极。
铁失去电子而被氧化.电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
4,对于不锈钢还有另一种特别的局部电化学腐蚀叫晶间腐蚀,腐蚀沿着金属或合金的晶粒边界或它的邻近区域发展,晶粒本身腐蚀很轻微,这种腐蚀便称为晶间腐蚀。
对于奥氏体不锈钢来说,铬由晶粒内扩散速度比铬沿晶界扩散速度小,内部的铬来不及向晶界扩散,所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部,而是来自晶界附近,结果就使晶界附近的含铬量大为减少,当晶界的铬的质量分数低到小于12%时,就形成所谓的“贫铬区”,在腐蚀介质作用下,贫铬区就会失去耐腐蚀能力,而产生晶间腐蚀。
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1.腐蚀:指材料由于环境作用引起的破化或变质2.腐蚀作用:由于地下水中氢离子置换铁,使铁离子溶于水中,从而使钢铁材料受到腐蚀的作用。
氢离子可以是水中原有的,也可以是由于锅炉中水温增高,弱基性盐类经水解而生成。
此外,溶解于水中的O2、C02、H2 s也可以成为腐蚀作用的因素。
锰的盐类、硫化铁、有机物及油脂都能作接触剂而加强这一作用。
一般氢离子浓度较高(pH<7)的酸性水都有腐蚀性。
深部碱性碳酸钠水对钢管有强烈腐蚀作用。
3.腐蚀反应:4.腐蚀分类:5.电化学腐蚀:电化学腐蚀就是金属和电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。
不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
6.电极系统:7.电极反应:电极反应指在原电池或电解池中,两个电极上发生的半反应,因为在原电池和电解池中,氧化反应和还原反应是分别在两个电极上发生的。
8.阴极:阴极(Cathode)是电化学反应的一个术语。
指的是得电子的极,也就是发生还原反应的极。
在原电池中,阴极是正极;电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。
溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极。
在电解池中阴极与电源的负极相连。
阴极总是与阳极(Anode )相对应而存在的。
9.阳极:阳极(Anode )是电化学反应的一个术语,阳极总是与阴极(Cathode)相对应而存在的。
发生氧化作用的极称为阳极(Anode),在原电池中,阳极是负极,电子由负极流向正极,电流由正极流向负极;在电解池中阳极与正极相连,在阳极上发生氧化反应的是溶液中的阴离子。
与阴极(cathode )相对应。
阳极是电镀制程中供应镀层金属的来源,并也当成通电用的正极。
一般阳极分为可溶性阳极及不可溶的阳极。
10.孤立电极:11.均相电极:12.复相电极:13.化学位:对于一个多组分的物系,吉氏函数可用温度、压力和组成物系各组分的物质的量来描述。
即:G=f(T,P,n1,n2…nk)当物系发生一个极端小的变经时,吉氏函数的变化为:dG=( )P,n j dT( )T,n jdP+( )T,p,n j≠1·dn1+( )T,p,n j≠2 dn2+…+( ) T,p,n j≠k dnk定义μi=( ) T,p,n j≠i μi就是物系中组分i的化学位。
它的物理意义是:在恒温恒压下当1mol 组分i加到一个无限大量的物系中,对该物系总吉氏函数的贡献。
化学位的广义说法还包括:μi=( ) s,v,n j≠i , μi=( ) s,p,n j≠i ,μi=( ) T,v,n j≠i所以要导出化学位的概念,是因为在解决实际问题时,它有广泛的应用。
因为在实际工作中(包括化工生产与实验)所遇到的物系一般都是多组分的物系。
而且,我们所关心的相变化和化学变化一般是在恒温恒压条件下进行的,如何判断它们的方向和限度呢?这就常常用到化学位的判据。
即∑μidni ≤0(W′=0),所以说化学位是一个很重要的概念,在解决化学热力学问题时要常常用到的一个概念。
14.电化学位:其实就是电化学势。
electrochemical potential像离子这样的带电粒子,除受浓度梯度的作用外,还要受电力的驱动,这两种力合称电化学势。
或称电化学位。
某一物种Yi在物相α中的化学势必是判断Yi在α相中的稳定性和研究其平衡性质的重要特性。
设Yi为荷电的,电荷量为zi;而α相也带电,其内电位为Ф。
此时必须考虑电的作用,则相应的特性为电化学势α,可定义为α=μiα+ziFФα,式中的F为法拉第常数。
必须指出,把μiα拆分为化学部分μiα和电学部分ziFФα少完全是人为的,但不失为方便的处理方法,且很有用。
例如可得Yi在α和β两相间平衡的条件为α=β当Yi无过剩电荷时,zi为零,则=μi,电化学势即化学势。
又如,在金属或半导体中,电子的电化学势相当于其费米能级。
绝对电位:15.平衡电位:金属与电解质溶液构成的体系中,在金属-溶液两相间,当金属离子在两相中的电化学位相等时,就建立起电化学平衡(MMn++ne)。
这种单一电极反应的电荷和物质交换均达到了平衡电极电位(φe·M)。
它与其溶液中金属本身的离子活度(αMn+)之间的关系符合能斯特公式(Nernst)。
16.Nerst方程(参数、意义):能斯特方程是用以定量描述离子ri在A、B两体系间形成的扩散电位的方程表达式。
方程用途编辑化学反应实际上经常在非标准状态下进行,而且反应过程中离子浓度也会改变。
例如,实验室氯气的制备方法之一,是用二氧化锰与浓盐酸反应;在加热的情况下,氯气可以不断发生。
但是利用标准电极电势来判断上述反应的方向,却会得出相反的结论。
能斯特方程中的参数MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O还原剂的电极反应:Cl2+2e-=2Cl-φ(标准)=1.3583V氧化剂的电极反应:MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2Oφ(标准)=1.228VE(标准)=1.228-1.3583=-0.1523<0所以反应不能自发地向右进行。
用φ(标准)判断结果与实际反应方向发生矛盾的原因在于:盐酸不是1mol/L,Cl2分压也不一定是101.3kpa,加热也会改变电极电势的数值。
由于化学反应经常在非标准状态下进行,这就要求研究离子浓度、温度等因素对电极电势的影响。
但是由于反应通常皆在室温下进行,而温度对电极电势的影响又比较小,因此应着重讨论的将是温度固定为室温(298K),在电极固定的情况下,浓度对电极电势的影响。
离子浓度改变对电极电势的影响可以通过Cu-Zn原电池的实例来讨论。
假若电池反应开始时,Zn2+和Cu2+的浓度为1mol/L,测定电池的电动势应该是标准状态的电动势1.10V。
Zn(s)+Cu2+(1mol/L)=Zn2+(1mol/L)+Cu(s)E=(标准)1.10V当电池开始放电后,反应不断向右进行,Zn2+浓度增大而Cu2+浓度减少。
随着反应物和产物离子浓度比的变化,[Zn2+]/[Cu2+]逐渐增大,反应向右进行的趋势会逐渐减小,电池电动势的测定值也会随之降低。
如图图1⑴所示,横坐标为[Zn2+]和[Cu2+]之比的对数值,纵坐标为电池的电动势E。
Zn2+浓度增大,Cu2+浓度减小时,电池电动势由1.10直线下降,直到反应达到平衡状态。
反应达到平衡状态时,电池停止放电,电池电动势降低到零;[Zn2+]和[Cu2+]的比值就等于平衡常数K=[Zn2+]/[Cu2+]=10∧37,lg K=37。
电池电动势为零时,直线与横坐标相交,相交点横坐标的值约为37。
除上述通过反应的进行可使[Zn2+]/[Cu2+]改变以外,还可有多种改变离子浓度比的方法。
如往锌半电池中加可溶性锌盐,用水稀释或加S2-使Cu2+沉淀浓度降低等等。
无论怎样操作总会发现,只要[Zn2+]/[Cu2+]增加,电池电动势就会下降;相反,离子浓度比减小,电池电动势升高。
2方程内容编辑通过热力学理论的推导,可以找到上述实验结果所呈现出的离子浓度比与电极电势的定量关系。
对下列氧化还原反应:Zn+Cu2++=Zn2++CuE=E(标准)-(RT)/(nF)ln([Zn2+]/[Cu2+])对于任一电池反应:aA+bB=cC+dDE=E(标准)-(RT)/(nF)ln(([C]∧c*[D]∧d)/([A]∧a*[B]∧b))……………………⑴⑴这个方程就叫做能斯特(Nernst,W.H.1864~1941)方程[1]。
它指出了电池的电动势与电池本性(E)和电解质浓度之间的定量关系。
当温度为298K时,能斯特方程为:E=E(标准)-(0.0592/n)lg(([C]∧c*[D]∧d)/([A]∧a*[B]∧b))……………………⑵当温度为298K时,Cu-Zn原电池反应的能斯特方程为:E=E(标准)-(0.0592/n)lg([Zn2+]/[Cu2+])……………………⑶该方程的图形应为一直线,其截距为E=1.10V,斜率为-0.0592/2=-0.03,与前述实验结果一致。
将⑶式展开,可以求到某电极的能斯特方程:E=φ(+)-φ(-)=[φ(标准,+)-φ(标准,-)]-(0.0592/2)lg([Zn2+]/[Cu2+])={φ(标准,+)+(0.0592/2)lg[Cu2+]}-{φ(标准,-)+(0.0592/2)lg[Zn2+]}所以φ(+)=φ(标准,+)+(0.0592/2)lg[Cu2+]φ(-)=φ(标准,-)+(0.0592/2)lg[Zn2+]归纳成一般的通式:φ=φ(标准)+(0.0592/n)lg([氧化型]/[还原型])……………………⑷式中n——电极反应中电子转移数。
[氧化型]/[还原型]——表示参与电极反应所有物质浓度的乘积与反应产物浓度乘积之比。
而且浓度的方次应等于他们在电极反应中的系数。
纯固体、纯液体的浓度为常数,作1处理。
离子浓度单位用mol/L(严格地应该用活度)。
气体用分压表示。
3方程写法编辑下面举例来说明能斯特方程的具体写法:⑴已知Fe3++e-=Fe2+,φ(标准)=0.770VΦ=φ(标准)+(0.0592/1)lg([Fe3+]/[Fe2+])=0.770+(0.0592/1)lg([Fe3+]/[Fe2+])⑵已知Br2(l)+2e-=2Br-,φ(标准)=1.065VΦ=1.065+(0.0592/2)lg(1/[Br-]∧2)⑶已知MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O,φ(标准)=1.228VΦ=1.228+(0.0592/2)lg([H+]∧4/[Mn2+])⑷已知O2+4H++4e-=2H2O,φ(标准)=1.229VΦ=1.229+(0.0592/4)lg((p(O2)*[H+]∧4)/1)17.静止电位:18.混合点位:19.腐蚀电位:20.电极反应及其耦合:耦合反应体系若存在两个或两个以上反应,(a)、(b)、…,其中反应(a)单独存在时不能自动进行;若反应(a)至少有一个产物是反应(b)的反应物,并且(b)的存在使得反应(a)可以进行,这种现象叫做反应的耦合,所发生的反应即所谓的耦合反应。
主要根据反应的标准吉布斯自由能变来判断,最特殊的情况是,一正一负,将二者相加后恰好为负,这样为正的反应在强负值的帮助下也能顺利发生。
21.极化:电极上有(净)电流流过时,电极电势偏离其平衡值,此现象称作极化。
根据电流的方向又可分为阳极化和阴极化。
极化是指腐蚀电池作用一经开始,其电子流动的速度大于电极反应的速度。
在阳极,电子流走了,离子化反应赶不上补充;在阴极,电子流入快,取走电子的阴极反应赶不上,这样阳极电位向正移,阴极电位向负移,从而缩小电位差,减缓了腐蚀。