第二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 可能产生吸氧腐蚀,析出OH。甚至在酸性较强的溶液中,金属发生析 氢腐蚀的同时,也有吸氧腐蚀产生,其速率取决于温度、水膜的厚度等 因素。 锅炉、铁制水管等都与大气相通,而且不是经常有水,无水时管道 被空气充满,因此锅炉管道系统常含有大量的氧气,所以常有严重的吸 氧腐蚀 差异充气腐蚀是由于氧浓度不同而造成的腐蚀,是金属吸氧腐蚀的 ˉ种形式,是因金属表面氧气分布不均匀而引起的。例如,钢管唐铁管 理在地下,地可的士有砂土、粘土之分和压实、不压实的区别,砂上部 分或没有压结实粘土的含气就比较充足,即氧气的分压或浓度要大 些,从氧的电极反应式: O2+2H20+4e= 40H- 在氧气分压p(O2)大的地方,E(O2OH)值也大;p(O2)小 地方,E(O2/OH-)也小。根据电池组成原则,E值大的为阴极(得电 子),E值小的为阳极(失电子),于是组成了一个氧的浓差电池。结 果使P(O2)小或C(O2)小的地方即压实或粘土部分的金属成为阳极, 发生失电子反应,先被腐蚀。我们可以做这样一个实验,把一滴含有酚 酞指示剂的NaCl溶液滴在磨光的锌表面上,一定时间后,就可以看到液 滴边线变成红色,这表明生成了OH。在液满遮盖住的部位生成白色Zn (OH)2沉淀。擦去液满后,则可以发现腐蚀仅发生于液滴盖住的部位。 这是因为,在液滴的边缘空气较充足,氧气浓度较大,而液滴遮盖的部 位则空气较不足,氧气浓度较小。氧浓度大的地方,即液滴周围,成为 阴极而发生氧得电子反应,产生OH,从而使酚酞变红;而液滴遮盖部 分则作阳极,发生了金属的腐蚀 差异充气腐蚀对工程材料的影响必须予以足够重视,工件上的一条 裂缝,一个微小的孔隙,往往因差异充气腐蚀而毁坏整个工件,造成事 故 四、金属的腐蚀速率 教学提示 对不同金属来说,在相同的环境条件下,金属越活泼,电极电势越结 6
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 6 - 可能产生吸氧腐蚀，析出OH-。甚至在酸性较强的溶液中，金属发生析 氢腐蚀的同时，也有吸氧腐蚀产生，其速率取决于温度、水膜的厚度等 因素。 锅炉、铁制水管等都与大气相通，而且不是经常有水，无水时管道 被空气充满，因此锅炉管道系统常含有大量的氧气，所以常有严重的吸 氧腐蚀。 差异充气腐蚀是由于氧浓度不同而造成的腐蚀，是金属吸氧腐蚀的 一种形式，是因金属表面氧气分布不均匀而引起的。例如，钢管唐铁管 理在地下，地可的士有砂土、粘土之分和压实、不压实的区别，砂上部 分或没有压结实粘土的含气就比较充足，即氧气的分压或浓度要大一 些，从氧的电极反应式： O2＋2H2O＋4e = 4OH- 在氧气分压p（O2）大的地方，E（O2/OH-）值也大；p（O2）小的 地方，E（O2/OH-）也小。根据电池组成原则，E值大的为阴极（得电 子），E值小的为阳极（失电子），于是组成了一个氧的浓差电池。结 果使P（O2）小或C（O2）小的地方即压实或粘土部分的金属成为阳极， 发生失电子反应，先被腐蚀。我们可以做这样一个实验，把一滴含有酚 酞指示剂的NaCl溶液滴在磨光的锌表面上，一定时间后，就可以看到液 滴边线变成红色，这表明生成了OH。在液满遮盖住的部位生成白色Zn （OH）2沉淀。擦去液满后，则可以发现腐蚀仅发生于液滴盖住的部位。 这是因为，在液滴的边缘空气较充足，氧气浓度较大，而液滴遮盖的部 位则空气较不足，氧气浓度较小。氧浓度大的地方，即液滴周围，成为 阴极而发生氧得电子反应，产生OH-，从而使酚酞变红；而液滴遮盖部 分则作阳极，发生了金属的腐蚀。 差异充气腐蚀对工程材料的影响必须予以足够重视，工件上的一条 裂缝，一个微小的孔隙，往往因差异充气腐蚀而毁坏整个工件，造成事 故。 四、金属的腐蚀速率 教学提示 对不同金属来说，在相同的环境条件下，金属越活泼，电极电势越 结 合
第二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 小,越易被腐蚀;反之,金属越不活泼,电极电势越大,越不易被腐蚀。实际介绍 就同种金属而言,腐蚀速率主要受环境介质的影响,影响因素大致有湿工程中几 度、温度、空气中的污染物质。溶液状况及其他的人为因素等。现对几种常用和 种因素的影响予以讨论 特殊场合 1大气相对湿度对腐蚀速率的影响 下的金属 常温下,金属在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。吸氧腐蚀的速率主腐蚀 要取决于构成电解质溶液的水分。在某一相对湿度(称临界相对湿度) 以下,金属即使长期暴露于大气中,也几乎完全不生锈。但如果超过某 相对湿度时,金属表面很快就会吸附水蒸气形成水膜而腐蚀。临界相 对湿度随金属的种类及表面状态不同而不同。一般地说,钢铁生锈的临 界相对湿度大约为75% 不同物质或同一物质的不同表面状态对于大气中水分的吸附能力 是不同的。例如,一块干净的玻璃和一堆粗盐,在同一湿度的空气中, 我们看见玻璃表面没有什么变化,而那堆粗盐却渐渐变成了一滩盐水 这是因为粗盐中所含的MgCh晶体对空气中水分子的吸附能力很强,即 使空气相对湿度很低,它也能把水分子从空气中吸收进来:而玻璃对空 气中水分子的吸附力较小,空气湿度达不到它的过饱和状态就看不到玻 璃表面有水膜。总之,物体本身的特性及表面状态决定了物体表面在多 大湿度下才能形成水膜。 金属表面上的水膜厚度对金属腐蚀速率的影响很大。金属在水膜极 薄(小于10urn)的情况下腐蚀几乎不能发生,即使发生反应速率也极 小,因为这种情况下不能形成足够的电解质溶液供金属溶解和离子迁移 运动;而水膜在10~106um时的腐蚀速率最大,因为这种情况相当于空 气相对湿度较大时形成的水膜,此时,氧分子十分容易地透过水膜到达 金属表面,氧的阴极电势增大,易得电子,阳极(金属)失电子也快 因此腐蚀速率很快;如果水膜过厚(超过106um),氧分子通过水膜到 达金属表面的时间变得较长,这使阴极得电子变得迟缓,腐蚀速率也就 会随之而降低。 如果金属表面有吸湿性物质(如灰尘、水溶性盐类等)污染,或其 7
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 7 - 小，越易被腐蚀；反之，金属越不活泼，电极电势越大，越不易被腐蚀。 就同种金属而言，腐蚀速率主要受环境介质的影响，影响因素大致有湿 度、温度、空气中的污染物质。溶液状况及其他的人为因素等。现对几 种因素的影响予以讨论： 1.大气相对湿度对腐蚀速率的影响 常温下，金属在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。吸氧腐蚀的速率主 要取决于构成电解质溶液的水分。在某一相对湿度（称临界相对湿度） 以下，金属即使长期暴露于大气中，也几乎完全不生锈。但如果超过某 一相对湿度时，金属表面很快就会吸附水蒸气形成水膜而腐蚀。临界相 对湿度随金属的种类及表面状态不同而不同。一般地说，钢铁生锈的临 界相对湿度大约为 75％。 不同物质或同一物质的不同表面状态对于大气中水分的吸附能力 是不同的。例如，一块干净的玻璃和一堆粗盐，在同一湿度的空气中， 我们看见玻璃表面没有什么变化，而那堆粗盐却渐渐变成了一滩盐水。 这是因为粗盐中所含的MgCl2晶体对空气中水分子的吸附能力很强，即 使空气相对湿度很低，它也能把水分子从空气中吸收进来；而玻璃对空 气中水分子的吸附力较小，空气湿度达不到它的过饱和状态就看不到玻 璃表面有水膜。总之，物体本身的特性及表面状态决定了物体表面在多 大湿度下才能形成水膜。 金属表面上的水膜厚度对金属腐蚀速率的影响很大。金属在水膜极 薄（小于10urn）的情况下腐蚀几乎不能发生，即使发生反应速率也极 小，因为这种情况下不能形成足够的电解质溶液供金属溶解和离子迁移 运动；而水膜在10～106urn时的腐蚀速率最大，因为这种情况相当于空 气相对湿度较大时形成的水膜，此时，氧分子十分容易地透过水膜到达 金属表面，氧的阴极电势增大，易得电子，阳极（金属）失电子也快， 因此腐蚀速率很快；如果水膜过厚（超过106urn），氧分子通过水膜到 达金属表面的时间变得较长，这使阴极得电子变得迟缓，腐蚀速率也就 会随之而降低。 如果金属表面有吸湿性物质（如灰尘、水溶性盐类等）污染，或其 实 际介 绍 工 程中 几 种 常用 和 特 殊场 合 下 的金 属 腐蚀