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电化学腐蚀是金属腐蚀的主要破坏形式[1]。它指金属与电解质溶液(大多数为水溶液)之间发生了电化学反应,在反应过程中有电流产生,电流愈大,腐蚀愈严重。在腐蚀中,金属作为阳极释放电子的过程与溶液中氧化剂获得电子的过程是在同一金属表面上进行的。
1.粉红色(阴极)2.蓝色(阳极腐蚀)3.棕色(铁锈)
图1所示的盐水滴试验演示了这两个过程的进行。在干净的铁片表面上滴上一滴加有酚酞和铁氰化钾指示剂的盐水。过了一些时候,从颜色的变化可以观察到腐蚀过程的进行。开始时,因铁表面上有划痕,存在结构的不均匀性,而盐水滴内的氧含量又基本是均匀的,所以,金属表面上出现无规则的蓝色和红色。蓝色代表阳极区,这些划痕的地方发生了铁的溶解反应:
2Fe 2Fe2++4e
产生的Fe2+与 化合,生成了红色的产物。红色代表阴极区,这些无划痕的地方发生了氧的还原反应:
O2+2H2O+4e 4OH-
电子是阳极过程供给的,所产生的OH-使pH提高,酚酞便会显示红色。
随着腐蚀过程的进行,盐水滴中的氧会很快消耗完。由于氧向液滴中心部位扩散很困难,所以硷化过程逐渐停止,使红色小区慢慢消失。此时,阳极反应集中在水滴的中心部位。为了保持电荷平衡,阴极反应便集中在富氧的盐水滴外缘。再后来,由于Fe3+的氧化和Fe3+与OH-的相互扩散,使水滴中心部位与边缘之间形成了一个Fe(OH)3的棕色圆环,达到了稳定状态。
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