材料腐蚀学第2章课件.ppt

《材料腐蚀学第2章课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电化学腐蚀理论体系电极电位（产生原因、双电层模型，腐蚀电池）应用（电动序、电偶序，电位-pH图）计算（E平，Nernst方程）腐蚀热力学（反应方向）腐蚀动力学（反应速度）钝化现象第2章材料腐蚀的电化学基础2-1金属电化学腐蚀热力学电极电位金属电化学腐蚀倾向的判断电位-pH腐蚀原电池腐蚀电池的类型(1)两类导体①第一类电子导体—金属、石墨等。电子定向移动导电，组成不变。T↑—热运动↑—阻力↑—导电能力↓②第二类离子导体—电解质溶液。离子定向迁移导电，组成因反应而变T↑—粘度↓—阻力↓—导电能力↑*固体电解质，如AgCl、PbI2等，也属于离子导体，导电机理较复杂，导电能力不高

2、，本章以讨论电解质水溶液为主。2-1-1有关电化学的基本概念(2)原电池PrimaryCell利用化学反应的能量做电功Zn+CuSO4(aq)=Cu+ZnSO4(aq)多孔塞CuSO4ZnSO4CuZneeeZn2+过程：电极反应，金属导电电解质溶液导电溶液界面上离子扩散②电极体系：①原电池的组成:两个电子导电的电极、电解液、导线电子导电的金属插入离子导电的盐溶液中形成的电极体系。可逆电极：Zn棒ZnSO4没有外电流产生，也没有净反应发生。eg：Zn2+/Zn,Fe2+/Fe可逆电极的种类第一类电极—金属│金属的易溶盐金属电极，E(Zn2+/Zn)气体电极，E(OH－/H2

3、(g),Pt)第二类电极—负离子│难溶物│金属甘汞电极E(Cl－/Hg2Cl2(s)/Hg)甘汞电极常用作参比电极(第二级标准)氧化还原电极—氧化离子，还原离子/Pt，E(Sn4+,Sn2+/Pt)，E(Fe3+,Fe2+/Pt)醌－氢醌电极(测溶液pH)不可逆电极：Fe棒HCl有净反应发生:eg：Fe棒插入H2SO4中，Zn棒插入HCl中。Fe+2HClFeCl2+H2③正负极，阴阳极的规定正极：高电势，缺电子；负极：低电势，电子富集极。物理学：阴极：发生还原反应的电极；阳极：发生氧化反应的电极。电化学：Cu（positive）—Cu2++2e→CuZn（negati

4、ve）—Zn→Zn2++2e⑤电解液（ElectrolyteSolution）Overallreaction：Cu2++Zn→Cu+Zn2+参加电极反应，正负离子迁移共同导电④电极反应最常见和常用的电池碳棒NH4Cl锌壳阳极：Zn→Zn2++2e阴极:2NH4++2e→NH3+H2Zn+2H→Zn2++H2锌被氧化腐蚀问题：什么力量使阳极生成的电子能向阴极迁移并被消耗掉呢？电池的电动势①组成原电池各个相界面电势差的代数和；②正负极电极电势之差。2-1-2电池的电动势和电极电位（1）相间电位和电极电位①相间电位两相接触时,由于带电粒子在两相间转移，当转移达平衡时，带电粒子在两

5、相界面层中非均匀分布造成电位差。引入一个新的概念——电化学势为什么在两相间会出现带电离子的转移？W1W2+相W1=称为相的外电位①从无穷远处移到距表面10-6cm处，克服外电势作功W1。②从10-6cm处移入体相内部，克服表面电势作功W2。W2=称为相的表面电位③克服体相内粒子之间的短程作用力做功为内部电位：1mol带电粒子i移入相内部所做总功即为i粒子在相内的电化学势,具有能量单位。i=i+ziF不带电的粒子i在不同相中转移时，当i=i时，就能建立起平衡；对带电粒子i，建立平衡的条件是电化学势相等，即i=i。外电位表面电位当带

6、电粒子i在两相中转移达平衡后，会在相界面形成一种稳定的非均匀分布，从而在界面区建立起稳定的双电层。双电层的电位差就是相间电位。②电极电位电极体系中,两类导体界面所形成的相间电位,即电子导体和离子导体(电解质)的内电位差。电极电位的形成过程:以Zn浸入ZnSO4溶液为例：Zn2+SO42-Zn棒Zn/ZnSO4界面上,对锌离子来说存在着两种矛盾：②极性水分子对锌离子的水化作用。①金属晶格中自由电子对锌离子的静电引力；Zn2+·2e+nH2OZn2+(H2O)n+2eZn2+(H2O)n+2eZn2+·2e+nH2O首先发生锌离子的溶解和水化:水化锌离子的沉积:溶解和沉积速

7、率相等时，在电极/溶液界面建立一个动态平衡:Zn2+(H2O)n+2eZn2+·2e+nH2O界面两侧积累的剩余电荷数量不再变化，这种稳定的剩余电荷分布为离子双电层。离子双电层的电位差就是金属/溶液之间的相间电位（电极电位）的主要来源。电极电位是两相间的内电位差,无法测量其绝对值,只能选参比测相对值。③绝对电极电位和相对电极电位a绝对电位：金属（电子导电相）和溶液（离子导电相）之间的内电位差。绝对电位不可测量，为什么？PEZnCu溶液E=(Zn-s)+(s-Cu)+(Cu-Zn)=Zns+sC