淺析電化學(xué)腐蝕和電化學(xué)分析問題

【摘 要】電化學(xué)領(lǐng)域研究一直是化學(xué)領(lǐng)域中難度系數(shù)等級(jí)最高的一個(gè)分支，電化學(xué)有別于簡(jiǎn)單的化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕一般是指物質(zhì)與另一種具有某種具有腐蝕性質(zhì)的物質(zhì)發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)的過程，簡(jiǎn)單的化學(xué)腐蝕存在于帶有腐蝕性的物質(zhì)之間，一般的化學(xué)反應(yīng)是物質(zhì)內(nèi)部成分的互相交替或者相互交叉結(jié)合的具體過程。而電化學(xué)腐蝕卻與之不同，電化學(xué)腐蝕的過程雖然也是腐蝕性質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)過程，但其反應(yīng)的過程中伴有電子形式物質(zhì)的存在和產(chǎn)生過程。電化學(xué)和化學(xué)簡(jiǎn)單的分析和現(xiàn)象觀察總結(jié)規(guī)律不同，其主要研究分析電子形式反應(yīng)。

【關(guān)鍵詞】電化學(xué)腐蝕；電化學(xué)分析；防腐蝕

1.電化學(xué)腐蝕簡(jiǎn)述

電化學(xué)腐蝕，相對(duì)于化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的區(qū)別是：電化學(xué)腐蝕過程是金屬與帶電物質(zhì)之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，使得金屬在電離子的反應(yīng)破壞下，金屬表面遭到嚴(yán)重的損害，甚至使金屬的屬性發(fā)生不同程度改變的化學(xué)腐蝕過程。在電化學(xué)反應(yīng)過程中有電流的產(chǎn)生，電流的產(chǎn)生主要原因是金屬與帶電介質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)，帶電介質(zhì)是整個(gè)電化學(xué)腐蝕過程中極其重要的催化劑，沒有帶電介質(zhì)的參與，即不會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。當(dāng)電化學(xué)腐蝕發(fā)生時(shí)電流在金屬的表面存在，電流分為陰極和陽極，和電流的正負(fù)極類似。其中，與帶電介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的金屬如果在反應(yīng)發(fā)生過程中本身所擁有的某種金屬原子喪失，原子在反應(yīng)之后以離子的形式脫離金屬物質(zhì)而存在，那么這樣的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)過程也可以稱為陽極反應(yīng)。而類似地，當(dāng)電化學(xué)腐蝕反應(yīng)發(fā)生過程中，帶電介質(zhì)在于金屬原子的交互作用過程中，帶電介質(zhì)中以電子形式存在的物質(zhì)與金屬原子發(fā)生反應(yīng)，結(jié)果導(dǎo)致帶電的介質(zhì)中電子形式的喪失，而變?yōu)樵拥冉饘僭拥阮愋偷奈镔|(zhì)存在的化學(xué)腐蝕反應(yīng)，又叫陰極反應(yīng)。陰極反應(yīng)實(shí)質(zhì)上就是電子形式變?yōu)樵有问降耐ㄟ^電化學(xué)腐蝕過程以非電子形式存在的反應(yīng)。陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)是相互獨(dú)立而又同時(shí)進(jìn)行的，又叫做共軛反應(yīng)。

電化學(xué)腐蝕的表現(xiàn)有原電池反應(yīng)。即：不純的金屬與電解質(zhì)溶液融合，發(fā)生原電池反應(yīng)，電解質(zhì)溶液可以使活潑的金屬失去電子而被氧化，金屬被氧化的腐蝕是電化學(xué)腐蝕的一個(gè)常見現(xiàn)象。其中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的電解質(zhì)溶液的主要功能就是造成金屬的氧化效應(yīng)，使得金屬在電解質(zhì)溶液中獲得氧，而被腐蝕，發(fā)生質(zhì)變。電化學(xué)腐蝕的這種金屬被氧化的腐蝕例子有很多，例如：鐵在潮濕的空氣中所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。這其中的腐蝕現(xiàn)象包含幾個(gè)要素，一是被腐蝕的金屬是鐵；二金屬發(fā)生腐蝕的條件是空氣的潮濕性。在化學(xué)學(xué)科中的元素周期表和其他元素的穩(wěn)定性的比較中，很容易發(fā)現(xiàn)：鐵是穩(wěn)定性質(zhì)比較好的金屬物質(zhì)，一般屬于不活潑的金屬物質(zhì)，在一般情況下，鐵不易和其他介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，在地殼中常以固體的形態(tài)存在。

由于鐵的穩(wěn)定性能極高，鐵在干燥的空氣里長(zhǎng)時(shí)間不容易被腐蝕或者和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然而，鐵在潮濕的空氣中發(fā)生腐蝕反應(yīng)的情況是極容易的。這是因?yàn)樵诔睗竦目諝庵校F的表面在于空氣接觸時(shí)被空氣中的潮濕水汽所覆蓋，形成水膜，水汽中含有氫離子、氧離子和氫氧根離子，這樣的氫氧根離子形成了電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液很容易將鐵金屬中的鐵原子被氫氧根離子所氧化，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)變?yōu)檠趸F或者四氧化三鐵等具備氧的鐵的化合物，在電解質(zhì)的反應(yīng)過程中產(chǎn)生電流和電子形式的成分，從而形成了一個(gè)原電池。

2.電分析化學(xué)簡(jiǎn)述

電分析化學(xué)是運(yùn)用電學(xué)和電化學(xué)的原理進(jìn)行化學(xué)方面測(cè)量的一門科學(xué)，電化學(xué)分析主要涉及兩個(gè)學(xué)科，即電化學(xué)和分析化學(xué)。電化學(xué)分析科學(xué)和物理學(xué)、材料學(xué)及生物學(xué)的關(guān)系十分密切。在電化學(xué)分析的主要領(lǐng)域內(nèi)化學(xué)學(xué)科與物理學(xué)科、化學(xué)材料的關(guān)系是很明顯的，一直以來化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)是相輔相成的關(guān)系，化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象是相伴隨著存在的，即化學(xué)現(xiàn)象的發(fā)生一定存在某種物理現(xiàn)象的存在，例如鐵與潮濕的空氣發(fā)生鐵的氧化腐蝕反應(yīng)，鐵被氧化的過程是一種化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，其中空氣潮濕中的水汽上升并且覆蓋在鐵金屬表面的過程又屬于物理現(xiàn)象中的汽化和液化過程。

電分析化學(xué)依靠其較為完備的理論體系，發(fā)揮越來越重要的作用。

2.1電分析化學(xué)方法是具備快速、靈敏、準(zhǔn)確的微量的特點(diǎn)

其快速性和靈敏度使其具備的優(yōu)勢(shì)地位十分有利，電分析的全過程是依靠電力設(shè)備和儀器進(jìn)行的分析過程，電的使用大大減少了分析的時(shí)間，提高了分析的效率，并且增加了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。電分析儀器簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，尤其應(yīng)用于分析有機(jī)生物和環(huán)境過程中表現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)和潛力十分顯著。此外，電分析化學(xué)方法可以實(shí)現(xiàn)無限制、無條件的使用，即使在苛刻的條件，例如流動(dòng)的河流、危險(xiǎn)的熔巖或核反應(yīng)堆等惡劣環(huán)境中也可以發(fā)揮其獨(dú)特的作用。

2.2電分析化學(xué)的還涉及到電極過程動(dòng)力學(xué)和電極反應(yīng)機(jī)理的研究

電極過程是電極表面進(jìn)行的化學(xué)和表面擴(kuò)散現(xiàn)象。電極過程動(dòng)力學(xué)有利于冶金、有機(jī)物合成、化學(xué)傳感器以及金屬材料的腐蝕防護(hù)。電分析化學(xué)關(guān)于電極反應(yīng)的原理的研究有助于考察原電池形成的具體規(guī)律和運(yùn)用原電池的各種化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的解釋說明。

2.3物質(zhì)在電極上的氧化還原反應(yīng)對(duì)許多學(xué)科都具有借鑒意義，尤其表現(xiàn)在生物化學(xué)和藥物學(xué)方面

例如，藥物在人體內(nèi)的代謝過程就是一個(gè)生物氧化還原過程，與藥物在電極上的氧化還原反應(yīng)具有某些相似性。從電極反應(yīng)的機(jī)理，可以了解這些藥物的生物氧化還原過程。研究拒抗作用和人體中常見物質(zhì)的影響等，為藥物的具體臨床使用和藥效的有效發(fā)揮等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域方向的研究提供必要的理論基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曹楚南.腐蝕電化學(xué)原理，化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2]邵元華.電化學(xué)方法原理及應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3]陳艷霞電化學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，2010.