吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别.doc
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析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别
1.性质不同。
析氢腐蚀:金属在酸性溶液中发生电化学腐蚀时会释放出氢气。
吸氧腐蚀:金属在空气中最常见的腐蚀形式,可在酸性、碱性和中性条件下发生。
2.发生机理不同。
析氢腐蚀:钢铁产品中通常含有碳。
在潮湿的空气中,水蒸气会被吸收在钢表面形成一层薄薄的水膜。
当二氧化碳溶解在水膜中时,它变成电解质溶液,增加水中的氢离子。
它是以铁为负极,碳为正极,酸性水膜为电解质溶液的众多小型原电池。
在高中化学中属于电化学腐蚀。
吸氧腐蚀:由于金属表面潮湿,后通过原电池原理发生作用,金属(如钢)被空气中的氧气腐蚀,导致生锈。
在这个过程中,由于需要消耗氧气,故名为:吸氧腐蚀或者耗氧腐蚀。
原电池吸氧腐蚀和析氢腐蚀
原电池是一种将化学能转化为电能的装置,它由两个不同金属和一个电解质组成。
在使用过程中,原电池可能发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀,这会影响其性能和寿命。
吸氧腐蚀是指当原电池处于开路状态时,电解质中的氧气会与金属发生反应,导致金属表面产生氧化物。
这种腐蚀会降低原电池的电势差和电流输出,甚至导致电池失效。
为了避免吸氧腐蚀,可以在电池使用后及时加盐水或其他还原剂。
析氢腐蚀是指当原电池处于闭路状态时,电解质中的水分解产生氢气,并在金属表面析出。
这种腐蚀会导致金属表面出现气孔、气泡和裂纹,甚至引起电池爆炸。
为了避免析氢腐蚀,可以选择合适的金属材料和电解质,以及控制电流密度和电池温度。
总之,吸氧腐蚀和析氢腐蚀是原电池使用过程中需要注意的问题,正确的使用和维护可以延长电池寿命并保证其正常工作。
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析氢腐蚀和吸氧腐蚀
从动力学角度而言,析氢腐蚀比吸氧腐蚀进行得更快,一旦发生了析氢腐蚀,往往会造成很大的损失。
但是,在溶液中不论是碱性及酸性环境,氧电位都比氢电位高,而且中性、碱性环境占据了腐蚀环境的绝大部分(这种情况下析氢腐蚀不发生),所以以析氢腐蚀相比,吸氧腐蚀具更重要的意义。
析氢腐蚀,指的是钢铁制品在酸性较强的溶液中与质子反应发生时放出氢气的腐蚀。
如果钢铁制品使用不当或者保管不合理的话,它就会在潮湿空气中,吸附空气中的水蒸气而形成一层薄薄的水膜。
这层水膜中无疑可以吸收空气中的二氧化碳。
而二氧化碳与水反应生产的碳酸,又会使得使水里的氢离子增多。
这就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。
析氢腐蚀发生的速率很快。
(这个反应首先是个原电池反应,而且反应面积大,同时生成的氢气可以很快脱离体系,反应速率能不快么。
)吸氧腐蚀是指金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化学腐蚀。
这个反应速率取决于
氧穿过空气/溶液界面进入溶液;
在溶液对流作用下,氧迁移到阴极表面附近;
在扩散层范围内,氧在浓度梯度作用下扩散到阴极表面;
在阴极表面氧分子发生还原反应,也叫氧的离子化反应。
这四个步骤显然比析氢腐蚀的步骤多且慢。
但在热力学的角度而言,它发生的趋势更大,而且应用的范围更广,所以就更有意义咯。
1、什么是氢腐蚀和吸氧腐蚀?各有什么特点?以氢离子还原反应为过程的金属腐蚀叫做析氢腐蚀。
析氢过电位对腐蚀速度有很大影响。
它属于活化极化体系,去极化剂为带电氢离子,迁移和扩散的能力都大;去极化剂浓度也大,在酸性溶液中由氢离子放电;产物以氢气泡逸出,电极表面溶液得到附加搅拌。
其电极可以按照均相腐蚀电极处理,欧姆电阻可以忽略,只需要比较阴极反应和阳极反应的阻力。
又由于它属于活化极化腐蚀体系,阳极反应都受活化极化控制。
因此,比较电极反应的阻力,只需比较交换电流密度就行了。
析氢腐蚀有以下三种控制类型:(1)阴极极化控制其特点是腐蚀电位与阳极反应平衡电位靠近,在阴极区析氢反应交换电流密度的大小将对腐蚀速度产生很大影响。
(2)阳极极化控制只有当金属在酸溶液中能部分钝化,造成阳极反应阻力大大增加,才能形成这种控制类型,有利于阳极钝化的因素使腐蚀速度减小。
(3) 混合控制其特点是:阴阳极极化程度差不多,腐蚀电位离阳极反应和阴极反应平衡电位都足够远,减小阴极极化或减小阳极极化都会使腐蚀电流密度增大。
以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀叫做吸氧腐蚀。
它属于浓差极化体系,去极化剂为中性氧分子,只能靠对流和扩散传输;去极化剂浓度不大,在一定条件下溶解度受限;产物靠扩散或者迁移离开,无气泡逸出。
金属发生氧去极化腐蚀时,多数情况下阳极过程发生金属活性溶解,腐蚀过程处于阴极控制之下。
氧去极化腐蚀速度主要取决于溶解氧向电极表面的传递速度和氧在电极表面上的放电速度。
因此,可粗略地将氧去极化腐蚀分为三种情况。
(1)如果腐蚀金属在溶液中的电位较高,腐蚀过程中氧的传递速度又很大,则金属腐蚀速度主要由氧在电极上的放电速度决定。
(2)如果腐蚀金属在溶液中的电位非常低,不论氧的传输速度大小,阴极过程将由氧去极化和氢离子去极化两个反应共同组成。
(3)如果腐蚀金属在溶液中的电位较低,处于活性溶解状态,而氧的传输速度又有限,则金属腐蚀速度由氧的极限扩散电流密度决定。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别二者的腐蚀环境不同,一般来讲,析氢腐蚀的腐蚀环境是由含水、湿度高的空气组成,而吸氧腐蚀则是在大气中进行的。
1、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别如果说有哪些金属容易发生析氢腐蚀,那么这个说法是对的,不过有的时候这个判断并不正确,因为有些材料,其他的条件都满足了,但是还是会产生析氢腐蚀。
例如在海水中工作的船舶,它们就很容易发生析氢腐蚀。
而有些材料,即使是在空气中也能发生析氢腐蚀。
析氢腐蚀在日常生活中比较少见,所以人们往往认为它只发生在不纯的物质中,或是没有干燥处理好的设备里。
而吸氧腐蚀则更常见,尤其是石油开采的地方,到处都有。
我们常见的不锈钢制品,其实就是不锈钢,也会发生吸氧腐蚀。
2、氢在钢中存在形态不同。
在海水中,水是分子,水分子与氢离子结合,形成氢分子,而且极不稳定,水分子互相碰撞而消失;在大气中,空气是无数分子的集合体,而且非常不稳定,因此经常会看到大量的水分子不停地碰撞而消失的情况,甚至许多分子相互接触而形成微尘状态。
根据分析,从腐蚀电池原理上分析,钢铁在含酸性物质的水溶液中比在空气中更容易受到腐蚀,主要原因是:析氢腐蚀的发生取决于氢离子的浓度,而且最低氢离子浓度要求为5×10^-4~5×10^-5 mol/L。
若水中含有2 mol/L的氢离子时,钢铁表面就开始出现钝化膜,使腐蚀减速,故通常把水中氢离子浓度作为衡量腐蚀程度的指标。
空气中,通常要求的氢离子浓度较小,约为0.01~0.03mol/L。
3、吸氧腐蚀和析氢腐蚀的形成条件也不相同。
吸氧腐蚀,指金属表面溶解氧浓度低于其钝化膜允许的氧浓度的条件下发生的腐蚀。
例如,海水中的Fe- 2×10-3~Fe- 4×10-2。
若温度较低, Fe表面发生析氢腐蚀的结果是Fe- 4×10-2转变为Fe。
吸氧腐蚀有两种情况,一种是在低于其电极电位的低氧化状态下发生的,称为欠氧化吸氧腐蚀;另一种是在高于其电极电位的过氧化状态下发生的,称为过氧化吸氧腐蚀。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别一般来说,在电化学腐蚀过程中,腐蚀质从电极的表面析出到形成电解液所消耗的能量叫做电化学腐蚀电池反应的自由能变化。
根据腐蚀产物的形态和腐蚀反应进行的方式不同,电化学腐蚀又分为:析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
与此同时,腐蚀还会给金属材料造成机械损伤,甚至使金属材料被“破坏”,如晶粒粗大、脱落、孔隙增多等。
上述两种腐蚀相互交叉,互为因果,常常同时发生在金属或合金表面,是一种比较复杂的腐蚀现象。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀是钢铁设备及管道在各种腐蚀环境下经常出现的两种典型电化学腐蚀。
在析氢腐蚀和吸氧腐蚀的过程中,在电极和腐蚀介质的界面上,首先失去电子而成为阳极()析出电子,在电极反应的同时,腐蚀质从电极表面析出。
而且,腐蚀产物一般都有可燃性和还原性,对人体及生活区域构成威胁。
这两种腐蚀都有其缺点和优点,但都不是无限制地发展,需要寻找最适宜的条件,才能取得满意的效果。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀对于金属和合金而言,它们存在两个主要的区别:析氢腐蚀的速度很慢,导致电极反应的电化学过程具有选择性,在整个电极反应中,只有一部分电子转移到阴极和阳极,并伴随着析氢反应。
吸氧腐蚀的速度很快,导致电极反应的电化学过程具有高度的选择性,在整个电极反应中,几乎全部电子都被转移到阴极和阳极,伴随着吸氧反应。
也就是说,析氢腐蚀通常是非选择性的,而吸氧腐蚀则是非选择性的。
这就意味着,在电极表面会有电流密度,对于有一定负荷电阻的回路,可以完全阻止析氢反应。
然而,当电阻为零时,即进入了吸氧腐蚀,那么该电路的端电压几乎为零,很难实现电源开路,但总的电流很小,这就使得金属管道中没有析氢反应,防止腐蚀扩散。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的第二个区别是在整个电极反应中,阳极的放电速率取决于回路电阻。
通常情况下,在较大电阻上的反应速率将大于在较小电阻上的反应速率。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀有共同点,也有不同点。
与吸氧腐蚀相比,析氢腐蚀的速度更快;吸氧腐蚀虽然加快了腐蚀反应的速度,但是由于电极表面吸附氧,腐蚀反应的速度更慢。