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浅析电化学腐蚀和电化学分析问题 【摘 要】电化学领域研究一直是化学领域中难度系数等级最高的一个分支，电化学有别于简单的化学腐蚀。化学腐蚀一般是指物质与另一种具有某种具有腐蚀性质的物质发生特定的化学反应的过程，简单的化学腐蚀存在于带有腐蚀性的物质之间，一般的化学反应是物质内部成分的互相交替或者相互交叉结合的具体过程。而电化学腐蚀却与之不同，电化学腐蚀的过程虽然也是腐蚀性质的化学反应过程，但其反应的过程中伴有电子形式物质的存在和产生过程。电化学和化学简单的分析和现象观察总结规律不同，其主要研究分析电子形式反应。 【关键词】电化学腐蚀；电化学分析；防腐蚀 1.电化学腐蚀简述 电化学腐蚀，相对于化学腐蚀现象的区别是：电化学腐蚀过程是金属与带电物质之间发生的化学反应，使得金属在电离子的反应破坏下，金属表面遭到严重的损害，甚至使金属的属性发生不同程度改变的化学腐蚀过程。在电化学反应过程中有电流的产生，电流的产生主要原因是金属与带电介质发生的反应，带电介质是整个电化学腐蚀过程中极其重要的催化剂，没有带电介质的参与，即不会发生电化学腐蚀现象。当电化学腐蚀发生时电流在金属的表面存在，电流分为阴极和阳极，和电流的正负极类似。其中，与带电介质发生反应的金属如果在反应发生过程中本身所拥有的某种金属原子丧失，原子在反应之后以离子的形式脱离金属物质而存在，那么这样的电化学腐蚀反应过程也可以称为阳极反应。而类似地，当电化学腐蚀反应发生过程中，带电介质在于金属原子的交互作用过程中，带电介质中以电子形式存在的物质与金属原子发生反应，结果导致带电的介质中电子形式的丧失，而变为原子等金属原子等类型的物质存在的化学腐蚀反应，又叫阴极反应。阴极反应实质上就是电子形式变为原子形式的通过电化学腐蚀过程以非电子形式存在的反应。阴极反应和阳极反应是相互独立而又同时进行的，又叫做共轭反应。 电化学腐蚀的表现有原电池反应。即：不纯的金属与电解质溶液融合，发生原电池反应，电解质溶液可以使活泼的金属失去电子而被氧化，金属被氧化的腐蚀是电化学腐蚀的一个常见现象。其中发生电化学腐蚀的电解质溶液的主要功能就是造成金属的氧化效应，使得金属在电解质溶液中获得氧，而被腐蚀，发生质变。电化学腐蚀的这种金属被氧化的腐蚀例子有很多，例如：铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀现象。这其中的腐蚀现象包含几个要素，一是被腐蚀的金属是铁；二金属发生腐蚀的条件是空气的潮湿性。在化学学科中的元素周期表和其他元素的稳定性的比较中，很容易发现：铁是稳定性质比较好的金属物质，一般属于不活泼的金属物质，在一般情况下，铁不易和其他介质发生反应，在地壳中常以固体的形态存在。 由于铁的稳定性能极高，铁在干燥的空气里长时间不容易被腐蚀或者和其他物质发生化学反应，然而，铁在潮湿的空气中发生腐蚀反应的情况是极容易的。 这是因为在潮湿的空气中，铁的表面在于空气接触时被空气中的潮湿水汽所覆盖，形成水膜，水汽中含有氢离子、氧离子和氢氧根离子，这样的氢氧根离子形成了电解质溶液，电解质溶液很容易将铁金属中的铁原子被氢氧根离子所氧化，经过化学反应变为氧化铁或者四氧化三铁等具备氧的铁的化合物，在电解质的反应过程中产生电流和电子形式的成分，从而形成了一个原电池。 2.电分析化学简述 电分析化学是运用电学和电化学的原理进行化学方面测量的一门科学，电化学分析主要涉及两个学科，即电化学和分析化学。电化学分析科学和物理学、材料学及生物学的关系十分密切。在电化学分析的主要领域内化学学科与物理学科、化学材料的关系是很明显的，一直以来化学反应和物理反应是相辅相成的关系，化学现象和物理现象是相伴随着存在的，即化学现象的发生一定存在某种物理现象的存在，例如铁与潮湿的空气发生铁的氧化腐蚀反应，铁被氧化的过程是一种化学反应现象，其中空气潮湿中的水汽上升并且覆盖在铁金属表面的过程又属于物理现象中的汽化和液化过程。 电分析化学依靠其较为完备的理论体系，发挥越来越重要的作用。 2.1电分析化学方法是具备快速、灵敏、准确的微量的特点 其快速性和灵敏度使其具备的优势地位十分有利，电分析的全过程是依靠电力设备和仪器进行的分析过程，电的使用大大减少了分析的时间，提高了分析的效率，并且增加了分析结果的准确性。电分析仪器简单，价格低廉，尤其应用于分析有机生物和环境过程中表现的优势和潜力十分显著。此外，电分析化学方法可以实现无限制、无条件的使用，即使在苛刻的条件，例如流动的河流、危险的熔岩或核反应堆等恶劣环境中也可以发挥其独特的作用。 2.2电分析化学的还涉及到电极过程动力学和电极反应机理的研究 电极过程是电极表面进行的化学和表面扩散现象。电极过程动力学有利于冶金、有机物合成、化学传感器以及金属材料的腐蚀防护。电分析化学关于电极反应的原理的研究有助于考察原电池形成的具体规律和运用原电池的各种化学腐蚀现象的解释说明。 2.3物质在电极上的氧化还原反应对许多学科都具有借鉴意义，尤其表现在生物化学和药物学方面 例如，药物在人体内的代谢过程就是一个生物氧化还原过程，与药物在电极上的氧化还原反应具有某些相似性。从电极反应的机理，可以了解这些药物的生物氧化还原过程。研究拒抗作用和人体中常见物质的影响等，为药物的具体临床使用和药效的有效发挥等医学领域方向的研究提供必要的理论基础。 【参考文献】 [1]曹楚南.腐蚀电化学原理，化学工业出版社，2008. [2]邵元华.电化学方法原理及应用，化学工业出版社，2005. [3]陈艳霞电化学，化学工业出版社，2010. 本文来源：https://www.dywdw.cn/e443ca63a88271fe910ef12d2af90242a895ab04.html
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2023-01-30
