操作员技术资料1 电化学基本概念

侯世颖2013.11.7腐蚀电化学的基本概念一、电极系统导体的分类电子导体：导电粒子为电子或空穴；离子导体：导电粒子为正负离子；相一个系统中由相同的物理和化学性质，而且由界面和其他部分隔开的集合体，称之为相；电化学中常见的有电子导体相和离子导体相一、电极系统电极系统：一个系统由两个相组成，一个为电子导体相，一个为离子导体相，且在这个系统中，有电荷从一个相通过两相之间的界面转移到另一个相，这个系统就叫做电极系统。常见的电极系统：钢管和土壤、船舶和海水、管道内壁和原油、热水器内壁和水，。。。思考？？问题1：常用的CSE参比电极是不是一个电极系统？

问题2：

不同金属之间存在电荷转移，两个金属相构成电极系统吗？几个基本概念-电极反应二、电极反应电极反应：电极系统中，伴随着电荷在不同导体相（电子导体相和离子导体相）之间的电荷转移而发生在界面上的化学反应；电极反应的特点（1）是一种化学反应，有新物质生成；（2）伴随着电荷的转移；腐蚀电化学研究和腐蚀相关的电极反应问题。二、电极反应常见的电极反应举例：二、电极反应氧化反应（阳极反应）由还原体向氧化体方向进行的反应，也就是失去电子方向的反应；还原反应（阴极反应）：由氧化体向还原体方向进行的反应，也就是得到电子方向的反应；二、电极反应阴极保护系统中常见的还原反应（阴极反应）：吸氧反应：析氢反应：Mg,Zn失去电子：阴极保护系统中常见的氧化反应（阳极反应）：CL-失去电子：C失去电子：三、电极电位和参比电极一个电极系统的绝对电极电位就是电极系统中两个相之间的内电位差，也叫做伽尔伐尼电位差。绝对电位是无法测量的。我们只能测量一个电极系统的相对于另外一个电极系统的电位差；参比电极：我们将用于测量其他电极系统电位的电极系统称之为参比电极；三、电极电位和参比电极名称电极材料电解液简称说明标准氢电极(Pt|H2|HCL）涂油铂黑的铂片HCL（1mol/L)SHE制作麻烦，常用于实验室实验室甘汞电极(Hg|Hg2Cl2|Cl-）汞和甘汞的均匀糊状混合物不同浓度KCL溶液饱和KCL溶液下的甘汞电极称为饱和甘汞电极（SCE），常用于实验室硫酸铜参比电极(Cu|CuSO4）铜饱和CuSO4溶液CSE常用于土壤中测试银/氯化银参比电极(Ag|AgCl|Cl-）覆盖着氯化银层的金属银不同浓度KCL溶液、海水SSC海水中常用SSC的电解液为自然海水或质量百分数为3.5%的氯化钠溶液锌参比电极Zn湿润的填包料ZRE！！！注意：我们所说的参比电极，也是一个包含两个相的电极系统，而不是单纯的一相。参比电极也有自己的电极电位。？？思考：我们常用的Cu/CuSO4（CSE）参比电极，其两个相可能发生什么变化？这些变化会影响CSE参比电极的准确性吗？标准电极电位：在标准状态下的电极系统的电极电位称之为标准电极电位。电动序将所有金属的的标准电极电位进行测量、按照大小排序，即构成电位序。为了研究方便，我们已经测量出各种电极的标准电极电位，供使用查询。电极电位与金属活泼型：一般情况下，电位越负，金属越活泼，其腐蚀倾向性越大；四、电位序几中常见金属的标准电位序表注：我们将25℃，1.01325Pa（1atm）作为标准状态。给出的电位序表中，金属离子的活度为1。但标准电位序中的金属电极电位并不是金属在实际环境中的电位。几中常见金属在海水中电位序表能反应在特定介质下电极的电位顺序，反应在特定环境下金属的活性金属Voltsvs.Cu-CuSO4Voltsvs.Ag-AgCl活性或阳极端活性或阳极端镁–1.60to–1.75–1.55to–1.70锌–1.10–1.05铝–1.05–1.00清洁碳钢–0.50to–0.80–0.45to–0.75生锈碳钢–0.20to–0.50–0.25to–0.45铸/球墨铸铁–0.50–0.45铅–0.50–0.45混凝土中的钢–0.20–0.15铜–0.20–0.15高硅钢–0.20–0.15碳，石墨+0.30+0.35惰性或阴极端惰性或阴极端电极有两个或多个电极反应同时存在；电极反应过程中不会有净电荷积累；电极电位是多个电极反应共同平均的结果；五、混合电位理论Fe在中性土壤中腐蚀时存在两个反应：五、混合电位Fe/土壤电极系统的电极电位:-0.2V---0.8V,常见值为-0.5V左右。还原反应：Ec=0.47V（CSE）氧化反应：Ea=-0.78V（CSE）？？思考(1)刚放入土壤中的Fe（表面还比较清洁）的电位和在土壤中锈蚀的Fe，电位相同么？(2)管道出入地端的电位和埋地电位相比，偏正还是偏负？在给定的温度和电解液的情况下，可以利用能斯特方程计算电极系统的电极电位六、能斯特方程？？思考(1)温度升高，Cu/CuSO4电极系统的电位是升高还是降低？升高(2)同样温度下，不饱和Cu/CuSO4电极系统相对于饱和Cu/CuSO4电极系统，其电位升高还是降低？降低(3)利用CSE进行测试管道电位，如果电解液不饱和，测试值是偏正还是偏负？偏正测量不同金属在给定溶液中的电位；比较所测量金属电位的大小；分析金属电位大小和金属活泼性的关系；实验：电位测试利用能斯特方程计算CSE参比电极的温度系数。已知一种电极系统相对于氢标准电极的电位为-0.44V，请计算该电极系统相对于CSE参比电极、ZRE参比电极和SSC的电极电位。（CSE，SSC，ZRE相对于氢标准电极的电位分别为0.316V，0.256V，-0.8V）根据所学习的电极系统的相关知识，总结影响Cu/CuSO4电极系统电位的