金屬腐蝕原理

金屬腐蝕原理
從腐蝕的定義及分類，我們知道腐蝕主要是化學(xué)過程，我們可以把腐蝕過程分為兩種可能的主要機(jī)理-----化學(xué)機(jī)理和電化學(xué)機(jī)理.

化學(xué)腐蝕是根據(jù)化學(xué)的多相反應(yīng)機(jī)理，金屬表面的原子直接與反應(yīng)物（如氧﹑水﹑酸）的分子相互作用。金屬的氧化和氧化劑的還原是同時(shí)發(fā)生的，電子從金屬原子直接轉(zhuǎn)移到接受體，而不是在時(shí)間或空間上分開獨(dú)立進(jìn)行的共軛電化學(xué)反應(yīng)。

金屬和不導(dǎo)電的液體（非電解質(zhì)）或干燥氣體相互作用是化學(xué)腐蝕的實(shí)例。*主要的化學(xué)腐蝕形式是氣體腐蝕，也就是金屬的氧化過程（與氧的化學(xué)反應(yīng)），或者是金屬與活性氣態(tài)介質(zhì)（如二氧化硫﹑硫化氫﹑鹵素﹑蒸汽和二氧化碳等）在高溫下的化學(xué)作用。

電化學(xué)腐蝕是*常見的腐蝕，金屬腐蝕中的絕大部分均屬于電化學(xué)腐蝕。如在自然條件下（如海水、土壤、地下水、潮濕大氣、酸雨等）對(duì)金屬的腐蝕通常是電化學(xué)腐蝕。

圖3－11 鐵的電化學(xué)腐蝕模型

電化學(xué)腐蝕機(jī)理與純化學(xué)腐蝕機(jī)理的基本區(qū)別是：電化學(xué)腐蝕時(shí)，介質(zhì)與金屬的相互作用被分為兩個(gè)獨(dú)立的共軛反應(yīng)。陽極過程是金屬原子直接轉(zhuǎn)移到溶液中，形成水合金屬離子或溶劑化金屬離子；另一個(gè)共軛的陰極過程是留在金屬內(nèi)的過量

電子被溶液中的電子接受體或去極化劑接受而發(fā)生還原反應(yīng)。左圖即是鐵的電化學(xué)腐蝕模型。（點(diǎn)擊放大播放flash)

3.3.2金屬腐蝕的電化學(xué)概念

1.電極反應(yīng)及電極

相：由化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)一致的物質(zhì)組成的、與系統(tǒng)的其他部分之間有界面隔開的集合叫做相。

電極系統(tǒng)：如果系統(tǒng)由兩個(gè)相組成，一個(gè)相是電子導(dǎo)體（叫電子導(dǎo)體相），另一個(gè)相是離子導(dǎo)體（叫離子導(dǎo)體相),且通過它們互相接觸的界面上有電荷在這兩個(gè)相之間轉(zhuǎn)移，這個(gè)系統(tǒng)就叫電極系統(tǒng)。

將一塊金屬（比如銅）浸在**了氧的硫酸銅水溶液中，就構(gòu)成了一個(gè)電極系統(tǒng)。在兩相界面上就會(huì)發(fā)生下述物質(zhì)變化：

Cu(M)→Cu2+(sol)+2e(M)

這個(gè)反應(yīng)就叫電極反應(yīng)，也就是說在電極系統(tǒng)中伴隨著兩個(gè)非同類導(dǎo)體相(Cu和CuSO4溶液）之間的電荷轉(zhuǎn)移而在兩相界面上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，稱為電極反應(yīng)。這時(shí)將Cu稱為銅電極。

同樣我們將一塊金屬放入某種離子導(dǎo)體相中，也會(huì)發(fā)生類似的電極反應(yīng)：

Me→Men++ne

但是大家注意，在電化學(xué)中，電極系統(tǒng)和電極反應(yīng)這兩個(gè)術(shù)語的意義是很明確的，但電極這個(gè)概念的含義卻并不很肯定，在多數(shù)場(chǎng)合下，僅指組成電極系統(tǒng)的電子導(dǎo)體相或電子導(dǎo)體材料，而在少數(shù)場(chǎng)合下指的是某一特定的電極系統(tǒng)或相應(yīng)的電極反應(yīng)，而不是僅指電子導(dǎo)體材料。