金属电化学腐蚀热力学.pptx
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1、2.1 腐蚀倾向的热力学判据腐蚀倾向的热力学判据 从热力学可知,判断化学变化的方向和限度,对于不从热力学可知,判断化学变化的方向和限度,对于不同的条件,有不同的热力学判据。同的条件,有不同的热力学判据。对于孤立体系可用熵变判据;对于孤立体系可用熵变判据;对于等温等容下的体系,可用亥姆霍兹自由能判据;对于等温等容下的体系,可用亥姆霍兹自由能判据;在等温等压条件下,可用吉布斯自由能判据:在等温等压条件下,可用吉布斯自由能判据:自发过程自发过程平衡状态平衡状态非自发过程非自发过程第1页/共39页腐蚀倾向的热力学判据腐蚀倾向的热力学判据 G小于零时,热力学上具有发生的可能性,其值越小发生的小于零时,热
2、力学上具有发生的可能性,其值越小发生的倾向越大。倾向越大。在在25时,金属镁、铜、金在水溶液中:时,金属镁、铜、金在水溶液中:Mg+HMg+H2 2O(O(液液液液)+1/2O)+1/2O2 2(气气气气)Mg(OH)Mg(OH)2 2(固固固固)G)G0 0=-596=-596kJkJCu+HCu+H2 2O(O(液液液液)+1/2O)+1/2O2 2(气气气气)Cu(OH)Cu(OH)2 2(固固固固)G)G0 0=-120=-120kJkJCu+2HCu+2H+Cu Cu 2+2+H+H2 2 G G0 0=64.89=64.89kJkJAg+3/2HAg+3/2H2 2O(O(液液液液
3、)+3/4O)+3/4O2 2(气气气气)Ag(OH)Ag(OH)3 3(固固固固)G)G0 0=+66=+66kJkJ 第2页/共39页电化学腐蚀倾向的判断电化学腐蚀倾向的判断 在忽略液界电位和金属接触电位的情况下,电池的电动在忽略液界电位和金属接触电位的情况下,电池的电动势等于正极的电位减去负极的电位;亦即等于阴极势等于正极的电位减去负极的电位;亦即等于阴极(发生还发生还原反应原反应)的电位减去阳极的电位减去阳极(发生氧化反应发生氧化反应)的电位:的电位:第3页/共39页金属电化学腐蚀倾向的判断:金属电化学腐蚀倾向的判断:金属自发进行腐蚀金属自发进行腐蚀平衡状态平衡状态金属不会自发腐蚀金属
4、不会自发腐蚀注意:浓度变化对电极电位的影响小;注意:浓度变化对电极电位的影响小;极化对电极电位的影响大,不可忽视;极化对电极电位的影响大,不可忽视;金属所处的状态对判断的影响。金属所处的状态对判断的影响。第4页/共39页2.2 腐蚀电池腐蚀电池 电化学腐蚀的实质,就是浸在电解质溶液中的金属表面电化学腐蚀的实质,就是浸在电解质溶液中的金属表面上,形成了以金属阳极溶解,腐蚀剂发生阴极还原的腐蚀上,形成了以金属阳极溶解,腐蚀剂发生阴极还原的腐蚀电池。绝大多数情况下,这种腐蚀电池是短路了的原电池。电池。绝大多数情况下,这种腐蚀电池是短路了的原电池。腐蚀电池:只能导致还原电极电位较负的金属材料破坏腐蚀电
5、池:只能导致还原电极电位较负的金属材料破坏而不对外界作有用功的短路的原电池。(曹楚南)而不对外界作有用功的短路的原电池。(曹楚南)腐蚀电池的特点:腐蚀电池的特点:1.腐蚀电池的反应所释放出来的化学能都是以热能的形式耗腐蚀电池的反应所释放出来的化学能都是以热能的形式耗散掉而不能利用的;散掉而不能利用的;2.腐蚀电池中相应的电极反应都是以最大程度的不可逆过程腐蚀电池中相应的电极反应都是以最大程度的不可逆过程的方式进行的。的方式进行的。(直到电位较负的金属腐蚀完为止直到电位较负的金属腐蚀完为止)第5页/共39页第6页/共39页电化学腐蚀的历程电化学腐蚀的历程 电化学腐蚀是一个电化学过程,它包括阴极、
6、阳极、电解电化学腐蚀是一个电化学过程,它包括阴极、阳极、电解质溶液和连接阴阳极的电子导体四个不可分割的部分。质溶液和连接阴阳极的电子导体四个不可分割的部分。1.阳极过程:金属溶解,以离子形式进入溶液,并把当量的电子阳极过程:金属溶解,以离子形式进入溶液,并把当量的电子留在金属上:留在金属上:2.阴极过程:阴极过程:从阳极流过来的电子被阴极表面溶液中能够接受电从阳极流过来的电子被阴极表面溶液中能够接受电子的物质所吸收,发生阴极还原反应:子的物质所吸收,发生阴极还原反应:阴极还原反应中能够吸收电子的氧化性物质阴极还原反应中能够吸收电子的氧化性物质D,在腐蚀学中通常称,在腐蚀学中通常称为去极化剂为去
7、极化剂(Depolarizer)。第7页/共39页锌片与铜片连结在硫酸溶液中腐蚀锌片与铜片连结在硫酸溶液中腐蚀CuZn2+第8页/共39页3.3.电子的传输过程电子的传输过程 需要电子导体将阳极累积的电子传输到阴极,需要电子导体将阳极累积的电子传输到阴极,这类导体包括金属、石墨、过渡元素的碳化物、这类导体包括金属、石墨、过渡元素的碳化物、氮化物、氧化物和硫化物。氮化物、氧化物和硫化物。4.4.离子的传输过程离子的传输过程 这类导体包括水溶液、离解的熔融盐和碱。这类导体包括水溶液、离解的熔融盐和碱。阳极过程和阴极过程在不同区域同时进行是电阳极过程和阴极过程在不同区域同时进行是电化学腐蚀的标志性特
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