不銹鋼腐蝕的分析(編輯修改稿)
2025-07-23 04:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 溶液中雖然完全離子化,.四、離子水化在電解質(zhì)水溶液中,除了離子之間的相互作用外,離子和水分子之間也會發(fā)生相互作用,這種作用稱為離子的水化作用,如果是泛指一般的溶劑,離子發(fā)生水化作用時,一些極性水分子在離子周圍取向,與離子緊密結(jié)合,不能獨立移動,只能與離子一起移動,使游離的水分子數(shù)量減少,由于水分子數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于離子數(shù),幾乎所有水分子都是自由的,自由水分子所占比率越來越少,其影響也越來越大.離子與水分子間的作用力在兩者之間的距離超過幾納米時,已可忽略不計,不受溫度的影響,,Na+,實際上都是原水化數(shù)加上部分二級水化數(shù),在充分考慮了離子與水分子的各種相互作用能之后,可以通過統(tǒng)計力學(xué)方法,:離子半徑越小,或所帶的電荷越大,則離子表面的靜電勢能就越高,離子的水化作用也就越強,水化數(shù)也就越大.五、離子電遷移電解質(zhì)溶液中的離子,在沒有外力作用時,離子沿著某一方向移動的距離將比其它方向大些,而且也是電荷的遷移,所以它們的導(dǎo)電效果是相同的,也就是說正負(fù)離子沿著同一方向?qū)щ?離子的電遷移速率除了與離子的本性(離子半徑,所帶電荷),溶液的濃度,粘度及溫度等有關(guān)外,離子電遷移的速率v與電勢梯度成正比,即v=U ()式中U為比例系數(shù),稱為離子的電遷移率,其物理意義是離子在單位電勢梯度下的電遷移速率,∞,,.表71 六、導(dǎo)電過程電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程:一類是電子導(dǎo)體,如金屬,石墨,某些金屬氧化物(如PbO2,Fe3O4),金屬碳化物(如WC)等,除了可能產(chǎn)生熱量外,(例如金屬導(dǎo)線)能夠獨立地完成導(dǎo)電任務(wù)。另一類是離子導(dǎo)體,如熔融的電解質(zhì),固體電解質(zhì)和以水或其它有機物為溶劑而形成的電解質(zhì)溶液,(例如CuSO4 溶液)不能獨立完成導(dǎo)電任務(wù),欲使離子導(dǎo)體導(dǎo)電,為了使電流在電解質(zhì)溶液中通過,需要在溶液的兩端分別插入金屬導(dǎo)體,才能構(gòu)成通路,于是就形成了金屬溶液金屬串聯(lián)的系統(tǒng)(構(gòu)成這種系統(tǒng)的裝置就是電化學(xué)裝置),除了可能產(chǎn)生熱量外,在兩個電極與溶液的接觸面上必然伴隨有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生和化學(xué)能與電能間的相互轉(zhuǎn)化.下面分別討論在電池和電解池中電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程.圖73(a)為一電解池,當(dāng)插在HCl水溶液中的Pt片A和B,分別用導(dǎo)線與外電源的負(fù)極和正極接通后,在電源電場力的作用下,電源負(fù)極的電子通過導(dǎo)線遷移到鉑電極A上,鉑電極A必須不斷地失去電子,因此在電極A和溶液的界面處就發(fā)生了消耗電子的還原反應(yīng)過程2H++2e=H2在電極B和溶液的界面處就發(fā)生了產(chǎn)生電子的氧化反應(yīng)過程2Cl=Cl2+2e同時,由于鉑電極A,B上分別帶有負(fù)電荷和正電荷,使兩電極間的溶液中存在有電場,所以兩電極間電解質(zhì)溶液中的H+,Cl就會在電場力作用下定向移動,從而形成了溶液中的電流.圖71(b) 和Cl2分別沖擊插在HCl水溶液中的Pt電極 A,B時,在電極A 與溶液界面處,H2發(fā)生氧化反應(yīng)H2→2H++2e電子留在電極A上,使該電極帶上負(fù)電,H+進入溶液,Cl2發(fā)生還原反應(yīng)Cl2+2e→2Cl電極B失去電子,帶上正電,Cl進入溶液,當(dāng)兩電極上的反應(yīng)分別達到平衡時,兩電極上所帶電荷產(chǎn)生的電場(電場強度的方向由A指向B)與兩電極附近溶液所帶電荷產(chǎn)生的電場(電場強度的方向由B指向A)大小相等,在溶液內(nèi)部,電場強度處處為零,電勢處處相等,因此離子不產(chǎn)生電遷移,電極B上的電子在電場的作用下,通過導(dǎo)線流向電極A,也就是形成了自電極A流向電極B的電流,從而使兩電極上的電荷減少,破壞了原來的平衡,導(dǎo)致了下面兩種現(xiàn)象的同時發(fā)生:一是電極與溶液之間的電場變?nèi)?于是,H2和Cl2又在化學(xué)力作用下進行反應(yīng),來補充兩電極減少的電荷。二是兩電極上
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