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18.9: 腐蚀
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18.9: 腐蚀

自然电化学过程导致金属降解称为腐蚀。 铁锈形成,银渍蚀以及铜上出现的蓝绿色专利就是腐蚀的例子。 腐蚀涉及金属氧化。 有时它是保护性的,例如铜或铝的氧化,其中金属氧化物或其衍生物的保护层形成在表面,从而保护底层金属不会进一步氧化。 在其他情况下,腐蚀会损坏金属,例如生锈铁。

不良氧化还原反应:铁锈

由于铁暴露在氧气和水中,生锈。 铁锈形成包括在铁表面形成原电池(伽凡尼电池),从而产生铁 (II)。 在铁表面上形成的厌氧 (铁氧化) 和阴极 (氧减少) 区域发生的相关氧化还原反应包括:

Eq1

铁 (II) 进一步与潮湿空气发生反应,形成一种铁 (III) 氧化水合物,通常称为锈。

Eq2

水合物的化学物质化学计量因铁 (II) 暴露的水的数量而异,化合物公式中使用 x 表示。 潮湿,酸和电解质的存在会增加生锈形成的率值。 与铜上的铁杆不同,铁锈的形成不会形成保护层,因此随着铁锈的脱落,新鲜铁暴露在大气中,铁的腐蚀将继续存在。

防腐蚀

可以使用各种方法来防止腐蚀。 一种方法是保持金属表面的油漆,以避免与水和氧气接触。 金属合金,如将铁与少量铬混合在不锈钢中,是防止腐蚀的另一种有效方法。 铬在表面附近聚集,并被氧化,从而有效地保护铁不受腐蚀。

铁和其他金属也可以通过电镀来防止腐蚀,在过程中,要保护的金属涂有一层更容易氧化的金属,通常是锌。 当锌层完好无损时,它可以防止空气接触底层铁,从而防止腐蚀。 如果锌层被腐蚀或机械磨损破坏,则仍可通过阴极保护过程来保护熨斗免受腐蚀,下一段对此进行了描述。

阴极保护利用将要保护的金属转换为电化学反应中的阴极的原理。 通过将受保护金属连接到更有效或更容易氧化的金属 (如锌或镁) (称为牺牲阳极) 来实现这一点。 阳极腐蚀并被用于保护作为阴极的金属。 阴极保护最常用于家用电器,如热水器和地下储水箱。 重要的是,阴极保护可用于除铁以外的金属。

本文改编自 OpenStax, 化学 2e, 第 17.6 章:腐蚀

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Corrosion Oxidation Oxidizing Agent Metal Oxygen Protective Corrosion Copper Carbonate Rust Electrochemical Reaction Iron Oxide Anodic Regions Cathodic Region Water Acidic Environment Iron(II) Iron(III) Oxide Hydrate Rusting Acceleration Moisture Acids Electrolytes

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