腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論

第3章極化與混合電位理論

（腐蝕動(dòng)力學(xué)）3.1電極的極化現(xiàn)象（自學(xué)）3.2電化學(xué)極化和濃度極化（自學(xué)）3.3共軛體系與腐蝕電位3.4腐蝕金屬電極的極化行為3.5伊文思極化圖及其應(yīng)用3.6電化學(xué)腐蝕陰極過(guò)程第3章極化與混合電位理論

（腐蝕動(dòng)力學(xué)）3.1電極的極1熱力學(xué)原理研究的是金屬或合金在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕傾向，無(wú)法解釋腐蝕速率的問(wèn)題。在腐蝕的金屬電極系統(tǒng)中，往往同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，它們之間存在著耦合作用。研究腐蝕動(dòng)力學(xué)，就要逐步研究電極表面多個(gè)電極反應(yīng)同時(shí)發(fā)生時(shí)的動(dòng)力學(xué)。熱力學(xué)原理研究的是金屬或合金在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕傾向，無(wú)法解釋23.3共軛體系與腐蝕電位在理想條件下，電極表面只有一個(gè)電極反應(yīng)發(fā)生。從理論上來(lái)講，一個(gè)單一金屬電極是不會(huì)發(fā)生腐蝕的。例如，金屬在相應(yīng)的鹽溶液中就不會(huì)發(fā)生腐蝕，而是建立起熱力學(xué)的平衡狀態(tài)。實(shí)際體系中，由于腐蝕介質(zhì)中去極化劑的存在，使金屬和去極化劑總是能構(gòu)成腐蝕原電池而發(fā)生腐蝕。例如，鐵浸入稀硫酸中，鐵發(fā)生溶解，而同時(shí)發(fā)生氫氣的析出。3.3共軛體系與腐蝕電位在理想條件下，電極表面只有一個(gè)電極3腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論4混合電位理論（1）任何電化學(xué)反應(yīng)都能分成兩個(gè)或多個(gè)局部氧化反應(yīng)和局部還原反應(yīng)；（2）在電化學(xué)過(guò)程中，不可能有靜電荷積累混合電位理論（1）任何電化學(xué)反應(yīng)都能分成兩個(gè)或多個(gè)局部氧化反5電極反應(yīng)的耦合在一個(gè)孤立的電極上同時(shí)以相同的速度進(jìn)行著一個(gè)陽(yáng)極反應(yīng)和一個(gè)陰極反應(yīng)的現(xiàn)象叫做電極反應(yīng)的耦合。這兩個(gè)耦合的反應(yīng)又稱為共軛反應(yīng)，相應(yīng)的體系成為共軛體系。如果陽(yáng)極反應(yīng)的平衡電位是φ1，陰極反應(yīng)的平衡電位是φ2，則耦合后的結(jié)果將得到新的電極電位φ，并且電極反應(yīng)的耦合在一個(gè)孤立的電極上同時(shí)以相同的速度進(jìn)行著一個(gè)陽(yáng)6混合電位理論的推廣—多電極體系由兩種以上金屬組成的腐蝕原電池系統(tǒng)稱為多電極腐蝕原電池系統(tǒng)，工程上很多不均勻合金以及多金屬組合體系都是典型的多電極腐蝕原電池系統(tǒng)。判斷該系統(tǒng)中各個(gè)電極的極性以及腐蝕電流的大小，不僅有理論意義，而且有重大的實(shí)際價(jià)值。多電極腐蝕電池的方法也可以利用混合電位理論：（1）短路的多電極系統(tǒng)中，各個(gè)電極的極化電位都等于該系統(tǒng)的腐蝕電位。混合電位處于各個(gè)電極反應(yīng)中最高的電極電位和最低的電極電位之間，對(duì)于任何一個(gè)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，如果其初始電極電位高于混合電位，將作為陰極，而低于混合電位將作為陽(yáng)極。（2）當(dāng)多電極系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)中總的陽(yáng)極電流等于總的陰極電流?；旌想娢焕碚摰耐茝V—多電極體系由兩種以上金屬組成的腐蝕原電池73.4腐蝕金屬電極的極化行為對(duì)處于自腐蝕狀態(tài)的電極施加外部電流使腐蝕電極發(fā)生極化。金屬腐蝕的陽(yáng)極溶解反應(yīng)一般都是活化控制的，濃度極化的影響不顯著，而去極化劑的陰極還原過(guò)程既可能由活化極化控制，如氫離子還原，也可由濃度極化所控制，如氧氣的還原過(guò)程。3.4腐蝕金屬電極的極化行為對(duì)處于自腐蝕狀態(tài)的電極施加外部83.4.1活化極化控制的腐蝕體系的極化行為3.4.1活化極化控制的腐蝕體系的極化行為93.4.2陰極過(guò)程由濃度極化控制時(shí)腐蝕金屬電極的極化3.4.2陰極過(guò)程由濃度極化控制時(shí)腐蝕金屬電極的極化103.4.3理想極化曲線與實(shí)測(cè)極化曲線理想極化曲線：是指理想電極上得到的曲線。理想電極是指電極上只發(fā)生一個(gè)電極反應(yīng)，而且處于極化狀態(tài)時(shí)電極上仍然只發(fā)生原來(lái)的那個(gè)電極反應(yīng)的電極。對(duì)于理想電極，開(kāi)路電位就是它的平衡電位，當(dāng)它作為陽(yáng)極時(shí)只發(fā)生原有的陽(yáng)極反應(yīng)，作為陰極時(shí)只發(fā)生原有的陰極反應(yīng)。這樣當(dāng)一個(gè)理想電極進(jìn)行陽(yáng)極極化而另一個(gè)理想電極進(jìn)行極化時(shí)，陽(yáng)極極化曲線和陰極極化曲線將從各自的理想電極的平衡電位出發(fā)，沿不同的途徑發(fā)展，它們的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電位就是它們的混合電位，過(guò)了交點(diǎn)以后他們?nèi)匀话锤髯缘姆较蚶^續(xù)延伸。3.4.3理想極化曲線與實(shí)測(cè)極化曲線理想極化曲線：是指理想11實(shí)測(cè)極化曲線：金屬腐蝕過(guò)程中，即使在最簡(jiǎn)單的情況下電極上也有兩個(gè)電極反應(yīng)耦合，這時(shí)候測(cè)得的電極電位為混合電位。通過(guò)外加電流實(shí)驗(yàn)測(cè)得的這種實(shí)際體系的極化曲線，成為實(shí)測(cè)極化曲線。實(shí)測(cè)極化曲線，是從混合電位開(kāi)始，分別向陰極或陽(yáng)極進(jìn)行掃描，所得到的曲線是理想極化曲線的組合。實(shí)測(cè)極化曲線：金屬腐蝕過(guò)程中，即使在最簡(jiǎn)單的情況下電極上也有12腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論13理想極化曲線的繪制方法理想極化曲線是不能直接測(cè)量出來(lái)的，它是測(cè)得實(shí)測(cè)極化曲線的基礎(chǔ)上得到的。1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算繪出理想極化曲線析氫腐蝕一般測(cè)量氫氣發(fā)生量吸氧腐蝕一般測(cè)量金屬腐蝕量2、實(shí)測(cè)極化曲線的外推法外推法的優(yōu)點(diǎn)是可以避免繁雜的實(shí)驗(yàn)操作，只需測(cè)出實(shí)測(cè)極化曲線的數(shù)據(jù)，通過(guò)作圖就可得到理想極化曲線。缺點(diǎn)是在小電流密度范圍內(nèi)用外推法作圖時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大誤差，而且它只適用于活化極化控制的體系。理想極化曲線的繪制方法理想極化曲線是不能直接測(cè)量出來(lái)的，它是14

3.5伊文思腐蝕極化圖及其應(yīng)用

3.5.1伊文思腐蝕極化圖腐蝕極化圖，是一種電位-電流圖，它把表征腐蝕電池特征的陰、陽(yáng)極理想極化曲線畫在同一張圖上，忽略電位隨時(shí)間變化的細(xì)節(jié)，將極化曲線畫成直線的形式。

3.5伊文思腐蝕極化圖及其應(yīng)用

3.5.1伊文思腐蝕15腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論16腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論17腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論183.5.2伊文思腐蝕極化圖的應(yīng)用（1）腐蝕速度與腐蝕初始電位差的關(guān)系3.5.2伊文思腐蝕極化圖的應(yīng)用（1）腐蝕速度與腐蝕初始電19（2）極化性能對(duì)腐蝕速度的影響（2）極化性能對(duì)腐蝕速度的影響20腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論213.5.3多電極腐蝕電池的圖解計(jì)算圖解方法，是以下列規(guī)律為出發(fā)點(diǎn)：（1）短路的多電極系統(tǒng)中各個(gè)電極的電極電位都等于該系統(tǒng)的電極電位。（2）當(dāng)多電極系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)中的總的陽(yáng)極電流等于總的陰極電流。按照每一個(gè)電極的面積把該電極單獨(dú)存在時(shí)測(cè)得的電位電流密度曲線重新繪制在電位-電流強(qiáng)度的總圖中。各個(gè)電極的陰極極化曲線還是陽(yáng)極極化曲線與直線φcs相關(guān)，就決定該電極在多電極腐蝕電池中是作為陰極還是陽(yáng)極。3.5.3多電極腐蝕電池的圖解計(jì)算圖解方法，是以下22某一電極的極化率越?。ɑ蚱涿娣e比越大），即極化曲線越平坦，則該電極對(duì)其它電極極性的影響越大。某一電極的極化率越?。ɑ蚱涿娣e比越大），即極化曲線越23腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論24增加H2O2的濃度為什么會(huì)改變Al、Cd的極性？溶液為含有不同濃度雙氧水的溶液為3%氯化鈉溶液，電極體系為鋅、鋁、鎘、鉛、鉑組成的五電極腐蝕體系。增加H2O2的濃度為什么會(huì)改變Al、Cd的極性？溶液25增加Pt片的面積為什么會(huì)改變Al、Cd的極性？溶液為含有0.15%過(guò)氧化氫的3%氯化鈉溶液，電極體系為鋅、鋁、鎘、鉑組成的四電極腐蝕體系，鋅、鋁、鎘的電極面積都為4cm2.增加Pt片的面積為什么會(huì)改變Al、Cd的極性？溶液為26第3章極化與混合電位理論

（腐蝕動(dòng)力學(xué)）3.1電極的極化現(xiàn)象（自學(xué)）3.2電化學(xué)極化和濃度極化（自學(xué)）3.3共軛體系與腐蝕電位3.4腐蝕金屬電極的極化行為3.5伊文思極化圖及其應(yīng)用3.6電化學(xué)腐蝕陰極過(guò)程第3章極化與混合電位理論

（腐蝕動(dòng)力學(xué)）3.1電極的極27熱力學(xué)原理研究的是金屬或合金在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕傾向，無(wú)法解釋腐蝕速率的問(wèn)題。在腐蝕的金屬電極系統(tǒng)中，往往同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，它們之間存在著耦合作用。研究腐蝕動(dòng)力學(xué)，就要逐步研究電極表面多個(gè)電極反應(yīng)同時(shí)發(fā)生時(shí)的動(dòng)力學(xué)。熱力學(xué)原理研究的是金屬或合金在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕傾向，無(wú)法解釋283.3共軛體系與腐蝕電位在理想條件下，電極表面只有一個(gè)電極反應(yīng)發(fā)生。從理論上來(lái)講，一個(gè)單一金屬電極是不會(huì)發(fā)生腐蝕的。例如，金屬在相應(yīng)的鹽溶液中就不會(huì)發(fā)生腐蝕，而是建立起熱力學(xué)的平衡狀態(tài)。實(shí)際體系中，由于腐蝕介質(zhì)中去極化劑的存在，使金屬和去極化劑總是能構(gòu)成腐蝕原電池而發(fā)生腐蝕。例如，鐵浸入稀硫酸中，鐵發(fā)生溶解，而同時(shí)發(fā)生氫氣的析出。3.3共軛體系與腐蝕電位在理想條件下，電極表面只有一個(gè)電極29腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論30混合電位理論（1）任何電化學(xué)反應(yīng)都能分成兩個(gè)或多個(gè)局部氧化反應(yīng)和局部還原反應(yīng)；（2）在電化學(xué)過(guò)程中，不可能有靜電荷積累混合電位理論（1）任何電化學(xué)反應(yīng)都能分成兩個(gè)或多個(gè)局部氧化反31電極反應(yīng)的耦合在一個(gè)孤立的電極上同時(shí)以相同的速度進(jìn)行著一個(gè)陽(yáng)極反應(yīng)和一個(gè)陰極反應(yīng)的現(xiàn)象叫做電極反應(yīng)的耦合。這兩個(gè)耦合的反應(yīng)又稱為共軛反應(yīng)，相應(yīng)的體系成為共軛體系。如果陽(yáng)極反應(yīng)的平衡電位是φ1，陰極反應(yīng)的平衡電位是φ2，則耦合后的結(jié)果將得到新的電極電位φ，并且電極反應(yīng)的耦合在一個(gè)孤立的電極上同時(shí)以相同的速度進(jìn)行著一個(gè)陽(yáng)32混合電位理論的推廣—多電極體系由兩種以上金屬組成的腐蝕原電池系統(tǒng)稱為多電極腐蝕原電池系統(tǒng)，工程上很多不均勻合金以及多金屬組合體系都是典型的多電極腐蝕原電池系統(tǒng)。判斷該系統(tǒng)中各個(gè)電極的極性以及腐蝕電流的大小，不僅有理論意義，而且有重大的實(shí)際價(jià)值。多電極腐蝕電池的方法也可以利用混合電位理論：（1）短路的多電極系統(tǒng)中，各個(gè)電極的極化電位都等于該系統(tǒng)的腐蝕電位。混合電位處于各個(gè)電極反應(yīng)中最高的電極電位和最低的電極電位之間，對(duì)于任何一個(gè)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，如果其初始電極電位高于混合電位，將作為陰極，而低于混合電位將作為陽(yáng)極。（2）當(dāng)多電極系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)中總的陽(yáng)極電流等于總的陰極電流。混合電位理論的推廣—多電極體系由兩種以上金屬組成的腐蝕原電池333.4腐蝕金屬電極的極化行為對(duì)處于自腐蝕狀態(tài)的電極施加外部電流使腐蝕電極發(fā)生極化。金屬腐蝕的陽(yáng)極溶解反應(yīng)一般都是活化控制的，濃度極化的影響不顯著，而去極化劑的陰極還原過(guò)程既可能由活化極化控制，如氫離子還原，也可由濃度極化所控制，如氧氣的還原過(guò)程。3.4腐蝕金屬電極的極化行為對(duì)處于自腐蝕狀態(tài)的電極施加外部343.4.1活化極化控制的腐蝕體系的極化行為3.4.1活化極化控制的腐蝕體系的極化行為353.4.2陰極過(guò)程由濃度極化控制時(shí)腐蝕金屬電極的極化3.4.2陰極過(guò)程由濃度極化控制時(shí)腐蝕金屬電極的極化363.4.3理想極化曲線與實(shí)測(cè)極化曲線理想極化曲線：是指理想電極上得到的曲線。理想電極是指電極上只發(fā)生一個(gè)電極反應(yīng)，而且處于極化狀態(tài)時(shí)電極上仍然只發(fā)生原來(lái)的那個(gè)電極反應(yīng)的電極。對(duì)于理想電極，開(kāi)路電位就是它的平衡電位，當(dāng)它作為陽(yáng)極時(shí)只發(fā)生原有的陽(yáng)極反應(yīng)，作為陰極時(shí)只發(fā)生原有的陰極反應(yīng)。這樣當(dāng)一個(gè)理想電極進(jìn)行陽(yáng)極極化而另一個(gè)理想電極進(jìn)行極化時(shí)，陽(yáng)極極化曲線和陰極極化曲線將從各自的理想電極的平衡電位出發(fā)，沿不同的途徑發(fā)展，它們的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電位就是它們的混合電位，過(guò)了交點(diǎn)以后他們?nèi)匀话锤髯缘姆较蚶^續(xù)延伸。3.4.3理想極化曲線與實(shí)測(cè)極化曲線理想極化曲線：是指理想37實(shí)測(cè)極化曲線：金屬腐蝕過(guò)程中，即使在最簡(jiǎn)單的情況下電極上也有兩個(gè)電極反應(yīng)耦合，這時(shí)候測(cè)得的電極電位為混合電位。通過(guò)外加電流實(shí)驗(yàn)測(cè)得的這種實(shí)際體系的極化曲線，成為實(shí)測(cè)極化曲線。實(shí)測(cè)極化曲線，是從混合電位開(kāi)始，分別向陰極或陽(yáng)極進(jìn)行掃描，所得到的曲線是理想極化曲線的組合。實(shí)測(cè)極化曲線：金屬腐蝕過(guò)程中，即使在最簡(jiǎn)單的情況下電極上也有38腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論39理想極化曲線的繪制方法理想極化曲線是不能直接測(cè)量出來(lái)的，它是測(cè)得實(shí)測(cè)極化曲線的基礎(chǔ)上得到的。1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算繪出理想極化曲線析氫腐蝕一般測(cè)量氫氣發(fā)生量吸氧腐蝕一般測(cè)量金屬腐蝕量2、實(shí)測(cè)極化曲線的外推法外推法的優(yōu)點(diǎn)是可以避免繁雜的實(shí)驗(yàn)操作，只需測(cè)出實(shí)測(cè)極化曲線的數(shù)據(jù)，通過(guò)作圖就可得到理想極化曲線。缺點(diǎn)是在小電流密度范圍內(nèi)用外推法作圖時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大誤差，而且它只適用于活化極化控制的體系。理想極化曲線的繪制方法理想極化曲線是不能直接測(cè)量出來(lái)的，它是40

3.5伊文思腐蝕極化圖及其應(yīng)用

3.5.1伊文思腐蝕極化圖腐蝕極化圖，是一種電位-電流圖，它把表征腐蝕電池特征的陰、陽(yáng)極理想極化曲線畫在同一張圖上，忽略電位隨時(shí)間變化的細(xì)節(jié)，將極化曲線畫成直線的形式。

3.5伊文思腐蝕極化圖及其應(yīng)用

3.5.1伊文思腐蝕41腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論42腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論43腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論443.5.2伊文思腐蝕極化圖的應(yīng)用（1）腐蝕速度與腐蝕初始電位差的關(guān)系3.5.2伊文思腐蝕極化圖的應(yīng)用（1）腐蝕速度與腐蝕初始電45（2）極化性能對(duì)腐蝕速度的影響（2）極化性能對(duì)腐蝕速度的影響46腐蝕電化學(xué)原理課件第3章極化與混合電位理論473.5.3