《电化学腐蚀动力学》PPT课件

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1、第二章电化学腐蚀动力学热力学阐述了金属发生腐蚀的根本原因，介绍了判断腐蚀倾向的方法，但在实际中，人们不仅关心金属设备的腐蚀倾向，更关心腐蚀过程进行的速度。极化1极化现象把两块面积相等的锌片和铜片，置入盛有质量分数为3％NaCl溶液的同一容器中，如图2-5所示。在闭合开关之前，测出Zn及Cu电极的自腐蚀电位分别是：EZn=-0.83V，ECu=+0.05V。电阻R=R1(导线、电流表及开关电阻)+R2(电解液电阻)=120+110=230Ω，两电极稳定电位差(0.88V)为原电池的电动势E0电池刚接通时，毫安表指示瞬间电流值I始相当大。瞬间电流很快下降，经过一段时间后，达到一个比较稳定电

2、流值I2=200μA(电流表指示)，如图2-6所示。(2-12)电流为何会发生这种变化?根据欧姆定律，回路电流：(2-13)分析I减小原因只有两种可能，一是电阻R增大，二是电位差△E减小了。实际，原电池回路中的电阻在通路后的短时间内并未发生变化。电流急剧下降只能归结为两电极间的电位差发生了变化，实验已证实了这一点。当电路接通后，阳极电位向正方向变化，阴极电位向负方向变化，结果使原电池电位差由△E0变为△Et，显然△Et<△E0这种由于电极上有净电流通过，电极电位显著地偏离了未通净电流时的起始电位的变化现象通常称为极化。有电流通过而发生的电极电位偏离于原电极电位Ei=0的变化值，称作过电

3、位。通常用希腊字母η表示：（2-14）电极极化(阳极、阴极极化)程度与电流密度有关当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化。能消除或减弱极化作用的物质，称为去极化剂。极化曲线表示电极电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线称为极化曲线。极化曲线对于解释金属腐蚀的基本规律有重要意义。平衡电极反应及其交换电流密度电极反应：伴随着两类导体相之间的电量的转移而在两相界面上发生的氧化还原反应。以O代表氧化态物质（Oxidant，Oxidation)以R代表还原态物质（Reductant，Reduction）则任何一个电极反应

4、都可写成：向右为阴极反应，其反应速度由阴极电流密度来表示。向左为阳极反应，其反应速度由阳极电流密度来表示。根据法拉第定律，在任何电极反应中，反应物质变化的量与转移的电量之间有着严格的等量关系，因此，电极反应的速度-相界面上单位面积上阴极反应与阳极反应的速度可用电流密度来表示：i=nFV如果一个电极表面上只有所示的一个电极反应，则当这个电极反应处于平衡时，其电极电位就是这个电极反应的平衡电极电位，此时，阴极反应的速度和阳极反应的速度相等：i0称为电极反应的交换电流密度。当电极处于平衡状态时，虽然在两相界面上微观的物质交换和电量交换仍然在进行，但其正向和逆向的反应速度相等，电极体系不会出现

5、宏观上的物质变化，没有净的反应发生，没有净电流的出现。交换电流密度i0是氧化-还原反应的特征函数。i0与电极成分、溶液温度有关，还与电极表面状态有关。i0是ic和ia的绝对值相等的电流密度。i0本身是在平衡电位下电极界面上出现的电荷交换速度的定量的度量值。它表示氧化反应绝对速度，也表示还原反应绝对速度，没有正向与反向之分。i0定量地描述了电极反应的可逆程度，即表示了电极反应的难易程度实际上，i0总是具有一定的值。i0越大，电极上通过一定极化电流时，电极电位偏离平衡电位越小；i0越小，在相同极化电流密度下，电极电位偏离平衡电位越大。i0是电荷迁移过程的一个非常重要动力学参数。不同电极反应

6、的i0固然不同，在不同电极材料上进行同一个电极反应，其i0相差也很大。如分别在金属汞、铁、铂金等电极上进行析氢反应，其i0相差几个数量级，这说明不同金属材料对同一种电极反应的催化能力是很不相同的。平衡电极的极化及其过电位丹尼尔电池示意图1.当电路未接通（相当于滑线变阻器的电阻为无穷大），以Zn电极为考虑对象，此时Zn电极处于平衡状态，其电位为平衡电极电位，在电极上，阳极方向和阴极方向的速度相等，没有净的反应的发生。当时，（交换电流）外电路测得的电流为0，电极电位处于Zn的平衡电极电位和是电极反应正向和逆向的速度，是不可能用接在外电路的仪表测量的。外电路中测得的电流称为外电流，是和的差值

7、，若则电极上有净的阴极电流通过，表现为锌的析出。反之，则为阳极电流表现为锌的溶解。<＝－。2.当电路闭合，将电阻从左至右逐渐减小，此时电路中将有电流通过。＝－实验表明，当电路闭合后，电路中有阳极电流通过，电极电位从平衡电位正移，通过的电流越大，电极电位偏离平衡电位越多。当外电路中有电流通过时，电极电位将偏离平衡电位的现象称为平衡电极的极化。阳极极化：当外电流是阳极电流时，其电极电位向正的方向移动，称为阳极极化。阴极极化：当外电流是阴极电流时，其