1 金属的腐蚀
(1)概念:金属的腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程。
(2)本质:金属失去电子而被损耗,M-ne-=Mn+(M表示金属),发生氧化反应。
(3)类型
①化学腐蚀与电化学腐蚀
类型 | 化学腐蚀 | 电化学腐蚀 |
条件 | 金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程 | 不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程 |
现象 | 无电流产生 | 有微弱电流产生 |
本质 | 金属被氧化 | 较活泼金属被氧化 |
联系 | 两者往往同时发生,电化学腐蚀更普遍 |
②析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析:
类型 | 析氢腐蚀 | 吸氧腐蚀 | |
条件 | 水膜酸性较强(pH≤4.3) | 水膜酸性很弱或呈中性 | |
电极反应 | 负极 | Fe-2e-=Fe2+ | |
正极 | 2H++2e-=H2↑ | O2+2H2O+4e-=4OH- | |
总反应式 | Fe+2H+=Fe2++H2↑ | 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 | |
联系 | 吸氧腐蚀更普遍 |
铁锈的形成:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,
2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(铁锈)+(3-x)H2O。
2. 金属的防护方法
(1)改变金属的内部组织结构
例如把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢,就大大增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。
(2)在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层,从而使金属制品跟周围物质隔离开来,这是一种普遍采用的防护方法。
(3)电化学防护法
牺牲阳极的阴极保护法 | 外加电流的阴极保护法 | |
依据 | 原电池原理 | 电解原理 |
原理 | 形成原电池时,被保护金属作正极(阴极),不反应受到保护;活泼金属作负极(阳极),发生反应受到腐蚀,阳极要定期予以更换 | 将被保护的金属与另一附加电极作为电解池的两个极,使被保护金属作阴极,在外加直流电的作用下使阴极得到保护 |
4.金属腐蚀快慢的比较
(1)在同一电解质溶液中,金属腐蚀由快到慢的顺序:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>应用原电池原理有保护措施的腐蚀>应用电解原理有保护措施的腐蚀。或电解池阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极。
(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)对于活动性不同的两种金属的合金,活动性差别越大,氧化还原反应速率越大,活泼金属腐蚀越快。
(4)对于同一电解质溶液,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀越快(除钝化外)。
(5)纯度越高的金属,腐蚀得越慢。
(6)不纯的金属或合金,在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。