极化曲线的测定

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1、极化曲线的测定一、实验目的掌握恒电位测定极化曲线的方法，测定碳钢（圆型钢筋）在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位。二、实验原理实际的电化学过程并不是在热力学可逆条件下进行的。在电流通过电极时，电极电位会偏离其平衡值，这种现象称为极化。在外电流的作用下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的方向移动，称为阴极极化；而阳极电位会偏离其平衡位置向正的方向移动，称为阳极极化。在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图23.1所示，该曲线分为四个区域：图23.1阳极极化曲线1．从点a到点b

2、的电位范围称金属活化区。此区域内的ab线段是金属的正常阳极溶解，以铁电极为例，此时铁以二价形式进入溶液，即Fe®Fe2++2e-。a点即为金属的自然腐蚀电位。2．从b点到c点称为钝化过渡区。bc线是由活化态到钝化态的转变过程，b点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度ib称为致钝电流密度，此时Fe2+离子与溶液中的离子形成沉淀层，阻碍了阳极反应进行，导致电流密度开始下降。由于不容易到达沉淀层的内部，因此铁表面的pH逐步增大。3．从c点到d点的电位范围称为钝化区。由于金属表面状态发生变化，阳极溶解过程的过电位升高，金属的溶解速率急剧

3、下降。在此区域内的电流密度很小，基本上不随电位的变化而改变。此时的电流密度称为维持钝化电流密度im。对铁电极而言，此时在铁表面生成，形成致密的氧化膜，极大地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。4.de段的电位范围称为过钝化区。在此区阳极电流密度又重新随电位增大而增大，金属的溶解速度又开始增大，这种在一定电位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做过钝化。电流密度增大的原因可能是产生了高价离子（如，铁以高价转入溶液），或者达到了氧的析出电位，析出氧气。测定极化曲线实际上是测定有电流流过电极时电极电位与电流的关系，极化曲线的测定可以用恒电流和恒电位

4、两种方法。恒电流法是控制通过电极的电流（或电流密度），测定各电流密度时的电极电位，从而得到极化曲线。恒电位法是将研究电极的电位恒定地维持在所需的数值，然后测定相应的电流密度，从而得到极化曲线。由于在同一电流密度下可能对应多个不同的电极电位，因此用恒电流法不能完整的描述出电流密度与电位间的全部复杂关系。本实验采用控制电极电位的恒电位法测定碳钢在碱性溶液中的阳极极化曲线。碳钢常用作建筑钢筋，是大量使用的建筑材料。混凝土凝结过程中会析出氢氧化钙等碱性物质，并在钢筋表面形成保护膜，阻止钢筋的腐蚀。同时，渗入混凝土内部的雨水等外来物质会带入、等

5、，改变钢筋表面的pH值和腐蚀电位。本实验模拟钢筋在混凝土中所处的碱性环境，通过恒电位法测定其极化曲线，了解影响钢筋腐蚀的各种因素。三、仪器与试剂HDY-I型恒电位仪（南京桑力电子设备厂），三电极池及支架，碳钢电极，铂电极，饱和甘汞电极，饱和溶液，浓水，1%（体积比）硫酸溶液，丙酮，金相砂纸。烧杯（100ml）2只，量筒（50或100ml）1只。恒电位仪前面板如图23.2所示，以功能作用划分为14个区：图23.2前面板示意图*区1用于仪器系统调零，有“电压调零”和“电流调零”。*区2电源开关。*区3是仪器功能控制按键区，有五个功能键：工

6、作方式键：该按键为仪器工作方式选择键，由该键可顺序循环选择“平衡”、“恒电位”、“参比”或“恒电流”等工作方式，与该按键配合，区4的四个指示灯用于指示相应的工作方式。+/－键：该按键用于选择内给定的正负极性。负载选择键：该按键用于负载选择，与该按键配合，区5的两个指示灯用于指示所选择的负载状态，“模拟”状态时，选择仪器内部阻值约为10KΩ电阻作为模拟负载，“电解池”状态时，选择仪器外部的电解池作为负载。通/断键：该按键用于仪器与负载的通断控制，与该按键配合，区7的两个指示灯用于指示负载工作状况的通断，“通”时仪器与负载接通，“断”时仪

7、器与负载断开。内给定选择键：该按键用于仪器内给定范围的选择，“恒电位”工作方式时，通过该按键可选择0～1.9999V或2～4V内给定恒电位范围；“恒电流”工作方式时，只能选择0～1.9999V的内给定恒电位范围。与该按键配合，区6的两个指示灯用于指示所选择的内给定范围。*区8为内给定调节电位器旋钮。*区9为电压值显示区，恒电位工作方式时，显示恒电位值；恒电流工作方式时，显示槽电压值。*区10为电流值显示区，恒电位工作方式时，可通过区11的电流量程选择键来选择合适的显示单位，若在某一电流量程下出现显示溢出，数码管各位将全零“0.0000

8、”闪烁显示，以示警示，此时可在区11顺次向右选择较大的电流量程档；恒电流工作方式时，区10的显示值为仪器提供的恒电流值，该方式下，在区11选择的电流量程越大，仪器提供的极化电流也越大，若过大的极化电流造成区9电压显示溢出