《腐蚀与防护》课程讲稿

12——3——1.1.2.2.3.3.4.4.5.5.6.6.7.7.4——•&---&&5——•••6——7——•…•…•8——9——¾“”“”“”¾¾¾¾¾¾¾++10——••11——~~~~~~~~~~~~~~••••12——NH4ClZnC+++---13——14——AuPtO2H+15——•10••16——17——18——•••9mmÆ5mm•……!2300x1%/=23/1201/519——••20——21——œ•100kw—/10mm22——œSO2CO…•0.17-0.25mm/y15…23——œ•O2CO2H2S••…24——25——26——…27——28——1.84.212570001002003004005006007008001975•1•2•3•4•5•6•7•829——•2757137912.817614.620116.422621.529734.7479/•1975-1998GNP4GNP4.94.230——•6050-6015-20300•41000060%4040-1201•10931——•700020777250045000100-250•210PVC4532——••20•6•UhligHoar19973938052580GNP0.771.02•233——•199930•2002•UhligHoar••20482288•4979GHP534——35——4%GDP25-40%2004GDP13.72004GDP13.74%GDP54804%GDP5480136021001360210036——••6%NON2O4•301947-197637——181818191919202020————38——1748—“”17901830..1833——1840188119131920--pH……39——HRTEMAFMXPS40——NACE/……41——•••••••••••42——•••••••43——••••••••••Fe44——8%2%6%8%11%1.2%19%23%22%45——46——47——•••••••48——49——2.12.12.22.32.42.550——51——••52——1./2.3.53——Anode(Anode(--))ZnZnZnZn2+2++2e+2eCathode(+)Cathode(+)2NH2NH44+++2e+2e2NH2NH33+H+H2254——BATTERY+Na+Cl-AnodeCathodeH2OelectronsAnode(+)Anode(+)22ClCl--ClCl22(g)+2e(g)+2eCathode(Cathode(--))2H2H22O+2eO+2e--HH22+2OH+2OH--55——56——ElectrochemistryCell¾1800Volta¾1836Daniell¾¾¾ZnCuSO4(G=-271kJ/mol0)57——DaniellZnCue-e-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+ZnCuZnZnCuCue-e-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+58——Cu2+CuZnZn2+eICuZnZn2+H+H2e59——2H++2e-=H2Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H260——•–[ne-·Mn+]→[Mn+]+[ne-]•–[D]+[ne-]→[D·ne-]61——•——•62——•————63——(a)(b)(c)1a2:bc64——3–C–0lnRTEECnF=+65——466——/67——Fe2++2eÆFeE0=-0.44V2H2O+O2=4eÆ4OH-E0=1.23V68——69——1FeZn7Fe3CZnAlPbFeCu70——271——3——72——473——2.12.22.22.32.42.574——--pHpH75——AB“”76——CDCu(M)Cu2+(sol)+2e(M)Ag(M)+Cl-AgCl(s)+e(M)1/2H2(g)H+(sol)+e(M)Fe2+(sol)Fe3+(sol)+e(M)77——E——78————1279——•-•1.2.3.4.80——Cu2+CuZnZn2+eI81——CuFe+-eeeHClHCl-+H++/+/+/mV82————+++++--------+++83——1+————————eM++eM++++-+eM+++++M++++eM+++M++-84——2O2——O2+OH-O2+4e+2H2O4OH-——*0.1C/m210-6mol105mV1V1nm107V/cm85——¾¾¾¾¾¾¾¾86——•/••σ-E–––P.Z.Cσ•Gibbs-Duhemσqm•dσ=qmdE(qm/niF)diidj•C=∂qm/∂Ei=∂2σ/∂EiσEOP.Z.C87——•––•Helmholtz-Perrin––––“”––•Cl-•qmqs=qm-+-+-+-+-+-+Ex88——•-Goüy-Chipman•••Ex+++++-------89——•Stern••+++++-------+++++----ExO90——•BDM–•––––91——•••εEc–EaEaEcEaEaEcEaEcEaεnFG−=∆92——1.OH——2.H——3.93——•Gibbs0)(,=∆PTG0)(,∆PTG0)(,∆PTG94——ABCDA+BC+Dνννν↔iiCCDDAABBi+Gνµνµνµνµνµ∆==−−∑iii:iMP,,i,,jijiTpnniTpnnGGnµ≠≠⎛⎞∂=∆=⎜⎟∂⎝⎠iiilnlniiiRTRTCµµαµγΘΘ=+=+95——•251atm1.pH0Fe2HFe2H2i(kJ/mol):00-84.940G02.pH7pO20.21atmFe1/2O2H2OFe(OH)2i(kJ/mol):0-3.86-237.19-483.54G03.pH=14pO20.21atmFe1/2O2OHHFeO2i(kJ/mol):0-3.86-158.28-397.18G096——•PP+•P•P•qq1molMnnF+++P+iiilninFRTnFµµφµαφΘ=+=++97——Nernst•ZnZn2+2e-•2H+2e-H2•Zn+2H++2e-(H)Zn2+H2+2e-(Zn)+H2+Zn2ZnHeZnHe22µµµµµµ++=++HZnee2()2()2HZncellFFEµµφφ−=−=22222ln2ln2aqaqcellHZnZnZnHHFERTaFRTaFµφµµφµ++++ΘΘΘΘ=+++−−−−2222ln2lnZnZncellcellHHaaGRTFERTaa++++ΘΘ⎛⎞⎛⎞=∆+=+⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠98——)ln(0jjjnFRTEEνα∏+=jαjν--E0-n-F-R-T-Nernst99——Nernst•ZnZn2+2e-•2H+2e-H2222//ln2ZnZnZnZnZnZnaRTEEFa+++Θ⎛⎞=+⎜⎟⎝⎠2222//ln2HHHHHHpRTEEFa+++Θ⎛⎞=+⎜⎟⎜⎟⎝⎠100——•,•232768•69••“”••••1920101——¾O24H+4e2H2OVFRT0591.0303.2=24//222222lnOHHOOHOOHOpnFRTEEαα++=D+−=HpHαlgααlg303.2ln=T298K,n=4,F=96485C/mol,R=8.31J/molKpHEOHO0591.023.122/−=222lg0148.00591.023.1/OOHOppHE+−=¾VEOHO23.122/=D102——••1atm1mol/L0//lnnnnMMMMMRTEEanF+++=+KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu103——E0SHE/VE0SHE/VNa/Na+-2.713Ni/Ni2+-0.25Mg/Mg2+-2.37Sn/Sn2+-0.136Be/Be2+-1.85Pb/Pb2+-0.126Al/Al3+-1.676Fe/Fe3+-0.036Ti/Ti2+-1.63H2/H+0.0Zr/Zr2+-1.53Cu/Cu2++0.337Mn/Mn2+-1.18Cu/Cu++0.521Zn/Zn2+-0.763Hg/Hg2++0.789Cr/Cr3+-0.74Ag/Ag++0.799Fe/Fe2+-0.44Pd/Pd2++0.987Cd/Cd2+-0.403Pt/Pt++1.2In/In3+-0.342Au/Au3++1.5Co/Co2+-0.277Au/Au++1.7104——+2.866F2(g)+2e–→2F–(aq)+1.680Au++e–→Au(s)+1.358Cl2(g)+2e–→2Cl–(aq)+1.065Br2(l)+2e–→2Br–(aq)+0.800Ag+(aq)+e–→Ag(s)+0.535I2(s)+2e→2I–+0.340Cu2+(aq)+e–→Cu(s)0.0002H+(aq)+2e–→H2(g)-0.440Fe2+(aq)+2e–→Fe(s)-0.763Zn2+(aq)+2e–→Zn(s)-1.676Al3+(aq)+3e–→Al(s)-2.713Na+(aq)+e–→Na(s)-2.924K+(aq)+e–→K(s)-3.040Li+(aq)+e–→Li(s)Eo,VHalf-reaction105——•••••106——••107——108——0.244Vv.SHEFe2+/Fe3+0.771VSHE0.771-0.2440.527VSCE109——•——•••110——•––pH•-pH111——•pH•pH•––pH–pH-pH112——1.pHFeFe2+2eFe2+Fe3+e,+++−=22lg0295.0441.0/FeFeFeEα+++++=2332lg0591.0746.0/FeFeFeFeEααEpH113——2.pH:Fe2+2H2OFe(OH)22H+Fe3+H2OFe(OH)2+H+EpH++=22FeHKαα+++=32)(FeOHFeHKααα+−=2lg2169.6FepHα+++=32)(lg22.2FeOHFepHαα114——3.pHFe2+2H2OFe(OH)2+H+eFe2+3H2OFe(OH)3+3H+e+++++−=2222)()(/lg0591.00591.0877.0FeOHFeOHFeFepHEαα++−−=232lg0591.01773.0057.1)(/FeOHFeFepHEαEpH115——pHEpH116——2H+2eH2O24H+4e2H2O2222//lnHHHHHHpnFRTEE++++=αD24//222222lnOHHOOHOOHOpnFRTEEαα++=D+−=HpHαlgααlg3.2ln=-pH117——-pH•25222lg0148.00591.023.1/OOHOppHE+−=22lg0295.00591.0/HHHppHE−−=+•251-pH:2/0.0591HHEpH+=−22/1.230.0591OHOEpH=−118——pHrO-lgpO2;rH-lgpH2•a•aH+•b•bO2•bH2O-pH119——l23-pH-pHpH120——Fe-H2O121——++⇔+23FeeFe)()(lg059.0771.023+++=FeFeaaEOHFeeHFeO2324438+⇔++++−)()(lg020.0157.0700.1324+−+−=FeFeOaapHEOHFeOHeHFeO2224337+⇔++++−)()(lg020.0138.0652.1224+−+−=FeOHFeOaapHEOHFeeHFeOH222+⇔+++++)()(lg059.00