化学论文--电化学腐蚀,化学与健康

教材p112 第6题 引入对金属腐蚀与防护的认识

摘要：化学现象在我们的生活中处处可见，与我们生活密切相关，只是我们对它司空见惯而不太留意。本文由书中一道习题引发的思考谈起，从金属腐蚀原理、金属腐蚀的防护和生活中的常见的具体实例来简述我对金属腐蚀与防护的认识，并介绍一些常用的金属防腐方法。

关键词：化学；生活；金属腐蚀与防护；电化学保护法

引言

金属材料的腐蚀，是指金属材料和周围介质接触时发生化学或电化学作用而引起的一种破坏现象。从热力学的观点来看，除了少数贵金属(如金、铂等)外，各种金属都有转变成离子的趋势。因此，金属元素比它们的化合物具有更高的自由能，必然有自发地转回到热力学上更稳定的自然形态——氧化物的趋势，所以说金属腐蚀是自发的普遍存在的一种现象，是不可避免的，但是我们可以研究通过一定的手段来减慢金属的腐蚀速度，把损失降到最低。

教材p112 第6题：“铜制水龙头与铁制水管接头处，哪个部位容易遭受腐蚀？这种腐蚀与钉入木头的铁钉的腐蚀在机理上有什么不同？”我们仔细想一下，金属的腐蚀无处不在。题中只是生活中腐蚀比较少的情况，据统计，全世界现存的钢铁及金属设备大约每年腐蚀率为10%，全世界每年因腐蚀损失约高于7000亿美元。世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值3.5％～4.2％，所以研究金属腐蚀和防护具有重要意义。

教材p112 第6题：“铜制水龙头与铁制水管接头处，哪个部位容易遭受腐蚀？这种腐蚀与钉入木头的铁钉的腐蚀在机理上有什么不同？”

通过学习我们都知道这其中的原因：铜与铁在水中能形成腐蚀原电池，铁作为阳极被腐蚀，铜为阴极促进了铁的腐蚀，发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀，使铁制水管与铜接触的部位首先被腐蚀；

析氢腐蚀：阳极（Fe）:Fe = Fe2+ + 2e-

Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H2+

阴极（杂质）：电池反应：吸氧腐蚀：阳极（Fe）:Fe = Fe2+ + 2e-

阴极（杂质）：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

电池反应：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2

Fe(0H)2将进一步被O2所氧化,生成Fe(OH)3并部分脱水为疏松的铁锈，即我们所看到的。

3· xH2O(铁锈)

而钉入木材的铁钉的腐蚀是由于铁钉与含量不同的氧气接触，各部分的电极电势不一样，电势高的部位便与电势低的部位形成原电池，这叫差异充气腐蚀。

一、金属腐蚀的基本原理：

1、金属腐蚀的分类

按照金属的腐蚀机理的不同，可以将金属腐蚀分为三类：一是化学腐蚀，二是电化学腐蚀，三是物理腐蚀。

2、金属腐蚀的机理

（1）化学腐蚀：是指金属与介质之间直接发生纯化学作用而引起的破坏。其腐蚀过程是一种纯氧化和还原的纯化学反应，即腐蚀介质直接同金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物，电子的传递是在它们之间直接进行的，因而反应进行过程中没有电流产生，其过程符合化学动力学规律。

（2）电化学腐蚀：是金属与介质之间发生电化学作用而引起的破坏。反应过程同时有阳极失去电子的阳极反应，阴极获得电子的阴极反应以及电子的流动（电流），其历程服从电化学动力学的基本规律。电化学腐蚀是最常见的腐蚀，如所举习题中的铁钉与铁制管道的腐蚀都是电化学腐蚀，金属腐蚀中的绝大部分均属于电化学腐蚀。如在自然条件下（如海水、土壤、地下水、潮湿大气、酸雨等）对金属的腐蚀通常是电化学腐蚀。

电化学腐蚀机理与纯化学腐蚀机理的基本区别是：电化学腐蚀时，介质与金属的相互作用被分为两个独立的共轭反应。阳极过程是金属原子直接转移到溶液中，形成水合金属离子或溶剂化金属离子；另一个共轭的阴极过程是留在金属内的过量电子被溶液中的电子接受体或去极化剂接受而发生还原反应。

电化学腐蚀又根据其电解质溶液酸碱度的不同分为析氢腐蚀、吸氧腐蚀和差异充气腐蚀，即在题目中所分析的。

析氢腐蚀：阳极（Fe）:Fe = Fe2+ + 2e-

Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H2+

阴极（杂质）：电池反应：吸氧腐蚀：阳极（Fe）:Fe = Fe2+ + 2e-

阴极（杂质）：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

电池反应：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2

（3）物理腐蚀：金属由于单纯的物理溶解作用所引起的破坏。许多金属在高温熔盐、熔碱及液态金属中可发生这类腐蚀。例如用来盛放熔融锌的钢容器，由于铁被液态锌所溶解，钢容器逐渐被腐蚀而变薄。

化学来源于生活，化学的发展也正是不断地为人类生活服务。随着工业的不断不发展、

钢铁材料的广泛应用，金属的腐蚀带给人们困惑，同时也促进了化学家对金属防腐蚀的研究。早在1790年，凯依尔（Keir）就描述了铁在硝酸中的钝化现象；1824年戴维提出阴极保护原理，将锌阳极用于保护英国军舰，以防止舰身外壳铜包皮在海水中的腐蚀；1830~1840年间，法拉第（Faraday）首先确定了金属的阳极溶解量和通过电量之间的定量关系，即法拉第定律，法拉第还提出了在铁上形成钝化膜的历程及金属溶解过程的电化学本质的假；几乎在同一时期，1830年，德·拉·李夫（http://www.77cn.com.cn.Rive）在研究锌在硫酸中的溶解时，第一次提出了腐蚀的电化学特 …… 此处隐藏：1942字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……