一:金属的电化学腐蚀
1、金属的腐蚀
①金属腐蚀:金属(或合金)与周围接触到的气体(或液体)发生氧化还原反应而引起损耗的过程。
金属腐蚀的本质:M – xe- = Mx 金属失去电子变成阳离子,发生氧化反应。
②金属腐蚀类型:
③金属的化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。 如:铁与氯气直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点:反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。如:钢管被原油中的含硫化合物腐蚀,温度越高,化学腐蚀越快。
④电化学腐蚀:不纯的金属或合金与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。如:钢铁在潮湿的空气中生锈,铁做负*、碳做正*、溶有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体的水膜做电解质溶液,在钢铁表面形成无数微小的原电池。
电化学腐蚀
共同点
M – xe- = Mx
M – xe- = Mx
不同点 (1)金属与氧化剂直接得失电子 利用原电池原理得失电子
(2)反应中不伴随电流的产生反应中伴随电流的产生
(3)金属被氧化
活泼金属被氧化 3、电化学腐蚀 (以钢铁为例,钢铁及其制品通常为含碳的铁合金)
①析氢腐蚀 (当钢铁表面的水膜酸性较强时)
负*: Fe – 2e- = Fe2
正*: 2H 2e- = H2 ↑
总方程式:Fe 2H = Fe2 H2 ↑
②吸氧腐蚀 (当钢铁表面的水膜呈中性或弱酸性)
负*: 2Fe – 4e- = 2Fe2
正*: O2 4e- 2H2O = 4OH-
总方程式:2Fe O2 2H2O =2Fe(OH)2
Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用: 4 Fe(OH)2 O2 2H2O = 4Fe(OH)3
Fe(OH)3脱去一部分水就生成铁锈(Fe2O3·xH2O),铁锈疏松地覆盖在钢铁表面,不能阻止钢铁继续腐蚀。
说明:通常两种腐蚀同时存在,但后者更普遍。
二:金属的防护
1、影响金属腐蚀快慢的因素
①金属的活动性:金属越活泼,越容易被腐蚀;
②纯度:不纯的金属比纯金属更易被腐蚀,如纯铁比钢难腐蚀;
③电化学腐蚀:两电*活动性差别越大,氧化还原反应速率越快,活泼金属被腐蚀得越快;
④氧化膜:如果金属被氧化形成致密的氧化膜,会保护内层金属。如果金属被氧化形成疏松的氧化膜,那么不会保护内层金属,如钢铁;
⑤外因:介质、环境(腐蚀性气体,电解质溶液)。
2、金属的防护:
金属防护的基本思路是:①防止金属与氧化性介质直接接触;②防止金属表面形成电解质溶液层。
金属防护的常用方法有:①覆盖保护膜,如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、表面钝化等方法使金属与空气、水等物质隔离,防止金属被氧化腐蚀。
②改变金属的内部结构,使金属性质改变,成为耐腐蚀金属,如不锈钢等;
③电化学保护
a、牺牲阳*的阴*保护法:这种方法通常是在被保护的钢铁设备(如锅炉内壁、船体外壳等)上装上若干锌块,作原电池的负*,不断遭受腐蚀,定期拆换,而使作为正*的锅炉内壁、船体外壳被保护了下来。
b、外加电流的阴*保护法:这种方法是将被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴*,用惰性电*做阳*,两者均存在于电解质溶液中,接上电源。通电后,电子被强制流向被保护的钢铁设备,使钢铁表面产生负电荷的积累,这样就抑制了钢铁失去电子的作用,从而防止了钢铁的腐蚀(外加电流,使钢铁被迫成为阴*受保护)。 [方法指导]
一、金属发生电化学腐蚀的本质
①电化学腐蚀过程中发生的化学反应是原电池反应,有电流产生。
②影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说,金属越活泼,就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大,如果金属在潮湿的空气中,接触腐蚀性气体或电解质溶液,都容易被腐蚀。
③由于钢铁制品通常所处的外部环境干燥度较低,氧气的存在又非常广泛,在相同条件下,原电池反应比一般的氧化还原反应速率高,因此,在钢铁的腐蚀类型中主要是电化学腐蚀,其次是化学腐蚀。但是,钢铁的腐蚀类型并不单一,一般是电化学腐蚀和化学腐蚀并存。
④无论那种类型的金属腐蚀,其本质都是金属被氧化。
二、判断金属腐蚀快慢的规律:
①电解原理引起的腐蚀(做阳*)>原电池原理引起的腐蚀(做负*)>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀(做正*) >有防护腐蚀措施的腐蚀(做阴*);
②同种金属的腐蚀在强电解质中>弱电解质中>非电解质中;
③活泼性不同的两金属组成原电池,活泼性差别越大,腐蚀越快;
④对同一电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。
1、金属的腐蚀
①金属腐蚀:金属(或合金)与周围接触到的
金属腐蚀的本质:M – xe- = Mx 金属失去电子变成阳离子,发生氧化反应。
②金属腐蚀类型:
③金属的化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。 如:铁与氯气直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点:反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。如:钢管被原油中的含硫化合物腐蚀,温度越高,化学腐蚀越快。
④电化学腐蚀:不纯的金属或合金与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。如:钢铁在潮湿的空气中生锈,铁做负*、碳做正*、溶有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体的水膜做电解质溶液,在钢铁表面形成无数微小的原电池。
说明:两种腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍,速度更快,危害更严重。
2、化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点:
化学腐蚀电化学腐蚀
共同点
M – xe- = Mx
M – xe- = Mx
不同点 (1)金属与氧化剂直接得失电子 利用原电池原理得失电子
(2)反应中不伴随电流的产生反应中伴随电流的产生
(3)金属被氧化
活泼金属被氧化 3、电化学腐蚀 (以钢铁为例,钢铁及其制品通常为含碳的铁合金)
①析氢腐蚀 (当钢铁表面的水膜酸性较强时)
负*: Fe – 2e- = Fe2
正*: 2H 2e- = H2 ↑
总方程式:Fe 2H = Fe2 H2 ↑
②吸氧腐蚀 (当钢铁表面的水膜呈中性或弱酸性)
负*: 2Fe – 4e- = 2Fe2
正*: O2 4e- 2H2O = 4OH-
总方程式:2Fe O2 2H2O =2Fe(OH)2
Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用: 4 Fe(OH)2 O2 2H2O = 4Fe(OH)3
Fe(OH)3脱去一部分水就生成铁锈(Fe2O3·xH2O),铁锈疏松地覆盖在钢铁表面,不能阻止钢铁继续腐蚀。
说明:通常两种腐蚀同时存在,但后者更普遍。
二:金属的防护
1、影响金属腐蚀快慢的因素
①金属的活动性:金属越活泼,越容易被腐蚀;
②纯度:不纯的金属比纯金属更易被腐蚀,如纯铁比钢难腐蚀;
③电化学腐蚀:两电*活动性差别越大,氧化还原反应速率越快,活泼金属被腐蚀得越快;
④氧化膜:如果金属被氧化形成致密的氧化膜,会保护内层金属。如果金属被氧化形成疏松的氧化膜,那么不会保护内层金属,如钢铁;
⑤外因:介质、
2、金属的防护:
金属防护的基本思路是:①防止金属与氧化性介质直接接触;②防止金属表面形成电解质溶液层。
金属防护的常用方法有:①覆盖保护膜,如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、表面钝化等方法使金属与空气、水等物质隔离,防止金属被氧化腐蚀。
②改变金属的内部结构,使金属性质改变,成为耐腐蚀金属,如不锈钢等;
③电化学保护
a、牺牲阳*的阴*保护法:这种方法通常是在被保护的钢铁设备(如锅炉内壁、船体外壳等)上装上若干锌块,作原电池的负*,不断遭受腐蚀,定期拆换,而使作为正*的锅炉内壁、船体外壳被保护了下来。
b、外加电流的阴*保护法:这种方法是将被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴*,用惰性电*做阳*,两者均存在于电解质溶液中,接上电源。通电后,电子被强制流向被保护的钢铁设备,使钢铁表面产生负电荷的积累,这样就抑制了钢铁失去电子的作用,从而防止了钢铁的腐蚀(外加电流,使钢铁被迫成为阴*受保护)。
一、金属发生电化学腐蚀的本质
①电化学腐蚀过程中发生的化学反应是原电池反应,有电流产生。
②影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说,金属越活泼,就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大,如果金属在潮湿的空气中,接触腐蚀性气体或电解质溶液,都容易被腐蚀。
③由于钢铁制品通常所处的外部环境干燥度较低,氧气的存在又非常广泛,在相同条件下,原电池反应比一般的氧化还原反应速率高,因此,在钢铁的腐蚀类型中主要是电化学腐蚀,其次是化学腐蚀。但是,钢铁的腐蚀类型并不单一,一般是电化学腐蚀和化学腐蚀并存。
④无论那种类型的金属腐蚀,其本质都是金属被氧化。
二、判断金属腐蚀快慢的规律:
①电解原理引起的腐蚀(做阳*)>原电池原理引起的腐蚀(做负*)>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀(做正*) >有防护腐蚀措施的腐蚀(做阴*);
②同种金属的腐蚀在强电解质中>弱电解质中>非电解质中;
③活泼性不同的两金属组成原电池,活泼性差别越大,腐蚀越快;
④对同一电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。