电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图.pptx

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2、浓度和pH值的关系图值的关系图。金属的电化学腐蚀：金属的电化学腐蚀：l绝大部分是金属与水溶液接触时发生的；绝大部分是金属与水溶液接触时发生的；l 经常遇到的腐蚀是析氢腐蚀和吸氧腐蚀，尤其经常遇到的腐蚀是析氢腐蚀和吸氧腐蚀，尤其是吸氧腐蚀；是吸氧腐蚀；l腐蚀与溶液中腐蚀与溶液中离子离子浓度有关，还与浓度有关，还与H+(OH-)有关，有关，即与即与pH值值有关。有关。因此，金属的电极电位与溶液的因此，金属的电极电位与溶液的浓度浓度和和pH值之值之间间存在相互关系，它们之间的关系与腐蚀有关。存在相互关系，它们之间的关系与腐蚀有关。第三节第三节 电位电位pHpH图图Pourbaix图图电子课件船舶腐蚀

3、与防护1-2_电位-pH图浓度浓度l以以pH值为横值为横坐标、以坐标、以 E为纵坐标；为纵坐标；l图中的每条图中的每条直线代表直线代表等等浓度的浓度的EpH线线。-6：10-6 M-4：10-4 M-2：10-2 M 0：100 M电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图（一（一）平衡电极电位平衡电极电位与与pH值的关系值的关系Nernst公式公式，有三种情况：，有三种情况：1、对于有电子，但无、对于有电子，但无H+参加的平衡反应：参加的平衡反应：如：如：Fe2+2e=Fe 电极电位电极电位Ee与与pH值无关，是条水平线。值无关，是条水平线。25时：时：2、既有电子，也有、既有电子，也有H+

4、参加的平衡反应：参加的平衡反应：如：如：Fe(OH)3+3H+e=Fe2+3H2O25时：时：电极电位电极电位Ee与与pH值有关，是条斜线。值有关，是条斜线。电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图3、有、有H+，但无电子参加的平衡反应：，但无电子参加的平衡反应：如：如：Fe2+2H2O =Fe(OH)2+2H+pH值与电位无关，与离子浓度有关值与电位无关，与离子浓度有关,是条垂直线。是条垂直线。由由G=0 可得，可得，25时：时：（二）（二）Fe-H2O的电位的电位pH图图 1、两条斜虚线、两条斜虚线 水的两个电极反应水的两个电极反应（a）析氢反应）析氢反应2H+2e=H225，1atm时

5、时：电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图 当当E Ee,O，水被氧化而分解出，水被氧化而分解出O2,O2稳定稳定 当当Ee,H E Ee,O，水不会分解出，水不会分解出H2 和和O2。2、Fe-H2O系电位系电位pH图的绘制图的绘制（1）列出有关物质的各种存在状态、标准化学位。）列出有关物质的各种存在状态、标准化学位。H2O、H+、OH、H2、O2、Fe、Fe2+、Fe3+、Fe(OH)2、Fe(OH)3、Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2+、HFeO2、FeO42。（b b）吸氧反应）吸氧反应 2H2O+O2+4e=4OH-25，1atm时时：电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-p

6、H图（2）列出各类物质的相互反应，并算出其平衡式。）列出各类物质的相互反应，并算出其平衡式。均相反应：均相反应：Fe3+e=Fe2+FeO42+8H+3e=Fe3+4H2O有两种固体参加的复相反应：有两种固体参加的复相反应：Fe3O4+8H+8e=3Fe+4H2O 3Fe2O3+2H+2e=2Fe3O4+H2O电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图有一种固相参加的复相反应：有一种固相参加的复相反应：Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O Fe2+2e=Fe HFeO2+3H+2e=Fe+2H2O Fe2O3+6H+2e=2Fe2+3H2O 2FeO42-+10H+6e=Fe2O3+5H2O

7、电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图（3）作出各类反应的电位）作出各类反应的电位pH线线有离子参加的反应有四条线有离子参加的反应有四条线:0 表示离子浓度为表示离子浓度为100 M;-2 表示离子浓度为表示离子浓度为10-2 M;-4 表示离子浓度为表示离子浓度为10-4 M;-6 表示离子浓度为表示离子浓度为10-6 M。当金属离子的浓度达到当金属离子的浓度达到10-6 M时，其溶解速度时，其溶解速度便可忽略不计，认为金属或氧化物或氢氧化物是稳便可忽略不计，认为金属或氧化物或氢氧化物是稳定的。定的。Fe3O4+8H2O+2e=3Fe2+4H2O电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图

8、已有已有90种种元素与水元素与水的的E-pH图图电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图3、电位、电位pH图分析图分析离子浓度为离子浓度为106 M时的电极电位可以作为分界线，时的电极电位可以作为分界线，可把电位可把电位pH图分为三个区：图分为三个区：（3 3）腐蚀区）腐蚀区可溶性离子处于稳可溶性离子处于稳定状态。定状态。（1 1）稳定区）稳定区金属处于稳定状态。金属处于稳定状态。（2 2）钝化区）钝化区氧化物处于稳定氧化物处于稳定状态。状态。稳定区稳定区钝钝化化区区腐腐蚀蚀区区电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图 利用电位利用电位pH图，可图，可预测金属腐蚀倾向和选择预测金属腐蚀倾向

9、和选择控制腐蚀的途径控制腐蚀的途径。根据溶液的根据溶液的pH值和值和Fe在该溶液中的电极电位，在该溶液中的电极电位，判断腐蚀和提出防腐措施的方向。判断腐蚀和提出防腐措施的方向。提高电极电位至钝化区提高电极电位至钝化区 -阳极保护阳极保护A：不腐蚀：不腐蚀B：Fe2+和和H2 稳定稳定 析氢腐蚀析氢腐蚀降低电极电位至稳定区降低电极电位至稳定区 -阴极保护阴极保护调整溶液的调整溶液的pH值至值至9-13,使其进入钝化区；使其进入钝化区；可通过三种措施来防腐蚀：可通过三种措施来防腐蚀：电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图C：Fe2+和和H2O稳定稳定 吸氧腐蚀吸氧腐蚀可可通过通过2种措施来防种

10、措施来防腐蚀：腐蚀：提高溶液的提高溶液的pH值使之进入钝值使之进入钝化区。化区。降低电极电位至降低电极电位至稳定区稳定区 -阴极保护阴极保护电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图4、电位、电位pH图的局限性图的局限性（1）热力学平衡图，）热力学平衡图，只能预测腐蚀的倾向只能预测腐蚀的倾向，无法，无法预测腐蚀速度的大小。预测腐蚀速度的大小。（2）图中的平衡线是以）图中的平衡线是以金属与其离子或溶液中的金属与其离子或溶液中的离子与含有该离子的腐蚀产物之间建立的平衡为条离子与含有该离子的腐蚀产物之间建立的平衡为条件件的，实际腐蚀情况，可能偏离这个平衡条件。的，实际腐蚀情况，可能偏离这个平衡条件。

11、（3）只考虑只考虑H+、OH-对平衡的影响，但实际环境对平衡的影响，但实际环境中往往存在中往往存在Cl-、SO42-、PO43-等阴离子，它们可能等阴离子，它们可能发生一些附加反应而使问题复杂化。发生一些附加反应而使问题复杂化。（4）认为）认为pH值是均匀值是均匀的，实际腐蚀体系中金属表的，实际腐蚀体系中金属表面局部地区的面局部地区的pH值可能不同，金属表面和溶液内值可能不同，金属表面和溶液内部的部的pH值也会有一定的差别。值也会有一定的差别。电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图（5）钝化区钝化区不能反映出各种不能反映出各种氧化物、氢氧化氧化物、氢氧化物物等究竟具有多大保护性能等究竟具有多大保护性能。钝化区是不是实际的钝化区？钝化区是不是实际的钝化区？5、实验电位、实验电位-pH图图 在在理论理论E-pH图的基础上补充一些有关钝化方图的基础上补充一些有关钝化方面的实验或经验数据，就可得到实验面的实验或经验数据，就可得到实验E-pH图图。电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图利用动电位极利用动电位极化试验，测出化试验，测出每一个每一个pH值值下的下的E钝化钝化、Eb 和和Ep，相应地，相应地按按pH值作图值作图，就可得到实验就可得到实验E-pH图。图。（Fe在含在含355 ppm Cl-溶液中溶液中的实验电位的实验电位-pH图图）电子课件船舶腐蚀与防护1-2_电位-pH图