碳鋼極化曲線的測定

碳鋼在碳酸銨溶液中的極化曲線的測定

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn):化學(xué)樓611a.掌握用恒電位法測定金屬極化曲線的原理和方法。

b.了解極化曲線的意義和應(yīng)用。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理在研究可逆電池的電動勢和電池反應(yīng)時(shí)電極上幾乎沒有電流通過，每個(gè)電極或電池反應(yīng)都是在無限接近于平衡下進(jìn)行的，因此電極反應(yīng)是可逆的。當(dāng)有電流通過電池時(shí)，則電極的平衡狀態(tài)被破壞，此時(shí)電極反應(yīng)處于不可逆狀態(tài)。在有電流通過電極時(shí)，由于電極反應(yīng)的不可逆而使電極電位偏離平衡值的現(xiàn)象稱作電極的極化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測出的數(shù)據(jù)來描述電流密度與電極電位之間關(guān)系的曲線稱作極化曲線。2.極化曲線的測量(1)靜態(tài)法:將電極電位較長時(shí)間地維持在某一恒定值，同時(shí)測量電流隨時(shí)間的變化，直到電流值基本上達(dá)到某一穩(wěn)定值。如此每隔20~50mV逐點(diǎn)地測量各個(gè)電極電位下的穩(wěn)定電流值，即可獲得完整的極化曲線。恒電位法:將研究電極上的電位維持在某一數(shù)值上，然后測量對應(yīng)于該電位下的電流。由于電極表面狀態(tài)在未建立穩(wěn)定狀態(tài)之前，電流會隨時(shí)間而改變，故一般測出來的曲線為“暫態(tài)”極化曲線。在實(shí)際測量中，常采用的控制電位測量方法有下列兩種。(2)動態(tài)法:控制電極電位以較慢的速度連續(xù)地改變(掃描)，并測量對應(yīng)電位下的瞬時(shí)電流值，并以瞬時(shí)電流與對應(yīng)的電極電位作圖，獲得整個(gè)的極化曲線。掃描速度(即電位變化的速度)應(yīng)較慢，使所測得的極化曲線與采用靜態(tài)法的接近。恒電流法:將研究電極的電流恒定在某定值下，測量其對應(yīng)的電極電位，得到的極化曲線。恒電流法所得到的陽極極化曲線只能近似地估計(jì)被測電極的臨界鈍化電位和高鐵(Ⅵ)及氧的析出電位，不能完全描繪出碳鋼的溶解和鈍化的實(shí)際過程。3.金屬的陽極極化過程是指金屬作為陽極時(shí)，在一定的外電勢下發(fā)生的陽極溶解過程。a.從點(diǎn)A到點(diǎn)B的電位范圍稱金屬活化溶解區(qū)。此區(qū)域內(nèi)的AB線段是金屬的正常陽極溶解，鐵以二價(jià)形式進(jìn)入溶液，即FeFe2++2e-。A點(diǎn)稱為金屬的自然腐蝕電位。b.從B點(diǎn)到E點(diǎn)稱為鈍化過渡區(qū)。BE線是由活化態(tài)到鈍化態(tài)的轉(zhuǎn)變過程，B點(diǎn)所對應(yīng)的電位稱為致鈍電位，其對應(yīng)的電流密度I稱為致鈍電流密度。c.從E點(diǎn)到F點(diǎn)的電位范圍稱為鈍化區(qū)。在此區(qū)域內(nèi)由于金屬的表面狀態(tài)發(fā)生了變化，使金屬的溶解速度降低到最小值，與之對應(yīng)的電流密度很小，基本上不隨電位的變化而改變。此時(shí)的電流密度稱為維持鈍化的電流密度，其數(shù)值幾乎與電位變化無關(guān)。d.FC段的電位范圍稱為過鈍化區(qū)。在此區(qū)陽極電流密度又重新隨電位增大而增大，金屬的溶解速度又開始增大，這種在一定電位下使鈍化了的金屬又重新溶解的現(xiàn)象叫做過鈍化。電流密度增大的原因可能是產(chǎn)生了高價(jià)離子（如，鐵以高價(jià)轉(zhuǎn)入溶液），如果達(dá)到了氧的析出電位，則析出氧氣。4.影響金屬鈍化過程的幾個(gè)因素

(1)溶液的組成。在中性溶液中，金屬一般比較容易鈍化，而在酸性或某些堿性的溶液中，則不易鈍化；溶液中鹵素離子（特別是Cl－）的存在，能明顯地阻止金屬的鈍化；溶液中存在某些具有氧化性的陰離子(如CrO2-4)則可以促進(jìn)金屬的鈍化。

(2)金屬的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。各種純金屬的鈍化能力不盡相同，例如鐵、鎳、鉻三種金屬的鈍化能力為鉻>鎳>鐵。因此，添加鉻、鎳可以提高鋼鐵的鈍化能力及鈍化的穩(wěn)定性。

(3)外界因素(如溫度、攪拌等)。一般來說，溫度升高以及攪拌加劇，可以推遲或防止鈍化過程的發(fā)生，這與離子擴(kuò)散有關(guān)。5.金屬的陽極極化曲線的測定是通過三極法實(shí)現(xiàn)的。a.原電池(參比電極+研究電極)——測定電極電動勢。E=ψ+-ψ-=ψ甘汞飽和-ψ研究≈

0.84mVb.電解池(輔助電極+研究電極)——產(chǎn)生極化。c.如何判斷發(fā)生陽極極化和陰極極化?E給＞E電解池陰極極化曲線E給＜E原電池陽極極化曲線三、儀器與藥品1.儀器自動恒電位儀1臺鉑電極1只碳鋼電極1只飽和甘汞電極1只；

2.藥品4M的(NH4)HCO3溶液1．電極處理；2．連通電源，除氧；3.陰極極化曲線的制作；四、實(shí)驗(yàn)步驟4.陽極極化曲線的制作。設(shè)置設(shè)置準(zhǔn)