物理化學(xué)ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-01 12:11本頁(yè)面
【正文】 分若干步進(jìn)行，若其中一步反應(yīng)速率較慢，需要較高的活化能，為了使電極反應(yīng)順利進(jìn)行所額外施加的電壓稱為 電化學(xué)超電勢(shì) （亦稱為活化超電勢(shì)），這種極化現(xiàn)象稱為電化學(xué)極化（ electrochemical polarization） 。 電極發(fā)生電化學(xué)極化時(shí)，陰極電勢(shì)總是變得比 ?R 低，陽(yáng)極電勢(shì)總是變得比 ?R高，因電化學(xué)極化而造成的電極電勢(shì)與 ?R之差的絕對(duì)值稱為活化過電勢(shì) （ activition over potential） 。 為了使超電勢(shì)都是正值，把陰極超電勢(shì) ?陰和陽(yáng)極超電勢(shì) ?陽(yáng) 分別定義為： ?陰 = ?IR,陰 ?R,陰 ?陽(yáng) = ?IR,陽(yáng) ?R,陽(yáng) 推廣到任意電極，可得到具有普遍意義的結(jié)論： 陽(yáng)極 上由于超電勢(shì)使電極 電勢(shì)變大 ， 陰極上由于超電勢(shì)使電極 電勢(shì)變小 。 影響超電勢(shì)的因素很多，如 電極材料 、 電流密度 、電極表面狀態(tài)、溫度、電解質(zhì)的性質(zhì)、濃度及溶液中的雜質(zhì)等。 ① 電極材料 氫氣在幾種電極上的超電勢(shì)如圖所示?？梢娫谑凸炔牧仙希妱?shì)很大，而在金屬Pt， 特別是鍍了鉑黑的鉑電極上，超電勢(shì)很小，所以標(biāo)準(zhǔn)氫電極中的鉑電極要鍍上鉑黑。 ②電流密度 早在 1905年， Tafel 發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一些常見的電極反應(yīng)，超電勢(shì)與電流密度之間在一定范圍內(nèi)存在如下的定量關(guān)系： lna b j? ?? 這就稱為 Tafel 公式。式中 j 是電流密度 , a 是單位電流密度時(shí)的超電勢(shì)值 ，與電極材料、表面狀態(tài)、溶液組成和溫度等因素有關(guān)， b 是超電勢(shì)值的決定因素。 在常溫下一般等于 V。 過電勢(shì)和極化曲線的測(cè)定 Determination of Polarization Curve and Over Potential 超電勢(shì)或電極電勢(shì)與電流密度之間的關(guān)系曲線稱為極化曲線，極化曲線的形狀和變化規(guī)律反映了電化學(xué)過程的動(dòng)力學(xué)特征。 (1)電解池中兩電極的極化曲線 隨著電流密度的增大，兩電極上的超電勢(shì)也增大，陽(yáng)極 析出電勢(shì) 變大 ， 陰極析出電勢(shì) 變小 ，使外加的電壓增加，額外消耗了電能。 原電池中， 負(fù)極是陽(yáng)極 ， 正極是陰極 。隨著電流密度的增加，陽(yáng)極析出電勢(shì)變大，陰極析出電勢(shì)變小。由于極化，使原電池的作功能力下降。 但可以利用這種極化降低金屬的電化腐蝕速度。 (2)原電池中兩電極的極化曲線 金屬的電化學(xué)腐蝕和防腐 金屬腐蝕分兩類： （ 1）化學(xué)腐蝕 金屬表面與介質(zhì)如氣體或非電解質(zhì)液體等因發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕，稱為化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕作用進(jìn)行時(shí)無電流產(chǎn)生。 （ 2）電化學(xué)腐蝕 金屬表面與介質(zhì)如潮濕空氣或電解質(zhì)溶液等，因形成微電池，金屬作為陽(yáng)極發(fā)生氧化而使金屬發(fā)生腐蝕。這種由于電化學(xué)作用引起的腐蝕稱為電化學(xué)腐蝕。 電化學(xué)腐蝕的例子： 銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？ 帶有鐵鉚釘?shù)你~板若暴露在空氣中，表面被潮濕空氣或雨水浸潤(rùn)，空氣中的 和海邊空氣中的 NaCl溶解其中，形成電解質(zhì)溶液，這樣組成了原電池， 銅作陰極 ， 鐵作陽(yáng)極， 所以鐵很快腐蝕形成鐵銹。 22C O , S O鐵銹的組成 鐵在酸性介質(zhì)中只能氧化成二價(jià)鐵： 2+F e ( s ) F e 2 e ??? 二價(jià)鐵被空氣中的氧氣氧化成三價(jià)鐵，三價(jià)鐵在水溶液中生成 沉淀， 又可能部分失水生成 。 3Fe(OH)3Fe(OH)23Fe O 所以鐵銹是一個(gè)由 等化合物組成的疏松的混雜物質(zhì)。 2 + 3 + 3 2 3F e , F e , F e ( O H ) , F e O金屬的防腐 （ 1）非金屬防腐 在金屬表面涂上油漆、搪瓷、塑料、瀝青等，將金屬與腐蝕介質(zhì)隔開。 （ 2）金屬保護(hù)層 在需保護(hù)的金屬表面用電鍍或化學(xué)鍍的方法鍍上 Au， Ag， Ni， Cr，Zn， Sn等金屬，保護(hù)內(nèi)層不被腐蝕。 （ 3）電化學(xué)保護(hù) 1．保護(hù)器保護(hù) 將被保護(hù)的金屬如鐵作陰極，較活潑的金屬如 Zn作犧牲性陽(yáng)極。陽(yáng)極腐蝕后定期更換。 2．陰極保護(hù) 外加電源組成一個(gè)電解池，將被保護(hù)金屬作陰極，廢金屬作陽(yáng)極。 3．陽(yáng)極保護(hù) 用外電源，將被保護(hù)金屬接陽(yáng)極，在一定的介質(zhì)和外電壓作用下，使陽(yáng)極鈍化。 （ 4）加緩蝕劑 在可能組成原電池的體系中加緩蝕劑，改變介質(zhì)的性質(zhì)，降低腐蝕速度。 （ 5）制成耐蝕合金 在煉制金屬時(shí)加入其它組分，提高耐蝕能力。如在煉鋼時(shí)加入Mn， Cr等元素制成不銹鋼。
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