腐蚀电化学原理 方法及应用 教学课件 ppt 作者 王凤平 康万利 敬和民 等编著第2章 金属腐蚀热力学.ppt

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第2章 金属腐蚀热力学 2.1 腐蚀原电池的概念 2.1.1腐蚀电池及其工作历程 腐蚀电池的定义 在腐蚀电化学中,将这种只能导致金属材料溶解而不能对外做有用功的短路原电池定义为腐蚀电池。 实际上,腐蚀电池可以 是这样的 宏观腐蚀电池 微观腐蚀电池 腐蚀电池中发生如下三个基本过程: 腐蚀电池中发生如下三个基本过程: 3.电流的流动 在外电路中,电子从阳极 阴极流动 在溶液中,依靠离子的迁移, 多数情况下,电化学腐蚀经常是以阳极过程和阴极过程在不同区域局部进行为特征的。 三个基本过程的关系: 阳极过程、阴极过程和电流的流动既相互独立,又彼此制约,其中任何一个环节受到抑制,都会使腐蚀电池停止进行。 例如:阴极过程停止,阳极过程就停止,金属就不会腐蚀。 原电池和腐蚀电池的区别 2.1.2 腐蚀电池的类型 两大类:宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池 微观腐蚀电池: 微观腐蚀电池: 宏观腐蚀电池 盐水滴试验的讨论 1.问题:盐水滴实验现象说明什么问题? 用腐蚀电池的理论解释实验现象? 2.阳极、阴极的部位? 3.阳极反应、阴极反应是什么? 盐水滴试验的讨论 1.实验现象说明什么问题? 在金属表面存在腐蚀微电池。腐蚀微电池产生的原因: ① 金属表面化学成分不均匀产生的腐蚀微电池。 ② 金属组织不均匀产生的腐蚀微电池。 盐水滴试验的讨论 2. 阳极、阴极的部位? 滤纸上出现蓝色斑点的区域是阳极区; 滤纸上出现红色斑点的区域是阴极区。 3. 阳极反应、阴极反应是什么? 2.2 平衡电极电位和非平衡电极电位 2.2.1 平衡电极电位 非平衡电位 偏离平衡的原因有: 由于电极表面同时进行两个以上的电极反应,它们的电位都将偏离平衡电位。 一个电极同时存在两个或两个以上不同物质参与的电化学反应,这种情况下的电极电位称为非平衡电极电位。 例:锌在盐酸溶液中, 失电子反应: Zn→ Zn2+ + 2e 得电子反应: 2H+ + 2e → H2 锌及锌合金在三种介质中的非平衡电极电位(V, vs SHE) 平衡电极电位: -0.7628V 3%NaCl : -0.83V 0.05mol·L-1Na2SO4 -0.81V 0.05mol·L-1Na2SO4+H2S -0.84V 铁及铁合金在三种介质中的非平衡电极电位(V, vs SHE) Fe的平衡电极电位: -0.440V Fe的非平衡电极电位: 3%NaCl : -0.5V 0.05mol·L-1Na2SO4 -0.5V 0.05mol·L-1Na2SO4+H2S -0.5V 镁及镁合金在三种介质中的非平衡电极电位(V, vs SHE) 平衡电极电位: -2.37V 3%NaCl : -1.6V 0.05mol·L-1Na2SO4 -1.36V 0.05mol·L-1Na2SO4+H2S -1.65V 平衡电极电位与非平衡电极电位比较 SHE: Standard Hydrogen Electrode SCE: Saturated Calomel Electrode Ag/AgCl Electrode Ag/AgCl Electrode 用不同参比电极测量的电位相对值是不同的,故需注明所用参考电极。如不注明,则表示参比电极是SHE。 电化学或热力学计算以SHE(标准氢电极)为基准; 实验室测量通常以SCE(饱和甘汞电极)或Ag/AgCl电极为基准。 2.3 电化学腐蚀倾向的判断 自由能准则 △GT,P0, 腐蚀反应自发进行。 △GT,P= 0,腐蚀反应达到平衡。 △GT,P 0,腐蚀反应不能自发进行。 例2.1 在25℃和101325Pa大气压下,分别将Zn、Ni和Al等金属浸入到无氧的纯H2SO4水溶液(pH=0)中,判断何种金属在该溶液中能发生腐蚀? 结论: 金属发生电化学腐蚀的原因: 金属和电解质溶液构成了热力学不稳定体系,发生腐蚀反应使体系的自由能减小。 自由能减小愈多,体系的腐蚀倾向愈大。 2.4 电位-pH图 1概述 电位—pH平衡图 以pH为横坐标,电位E为纵坐标,这种图叫做“电位—pH平衡图”, 亦称为理论电位—

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