在化學的奇妙世界里,金屬的腐蝕現象無處不在,其中吸氧腐蝕與析氫腐蝕作為兩種典型的電化學腐蝕方式,時刻影響著我們的生活。從日常使用的金屬工具,到橋梁、船舶等大型建筑,都可能受到它們的 “侵蝕”。今天,就讓我們深入探究這兩種腐蝕現象的奧秘。
一,吸氧腐蝕:空氣中的 “隱形殺手”
吸氧腐蝕,顧名思義,是金屬在酸性很弱或中性溶液里,空氣里的氧氣溶解于金屬表面水膜中而發生的電化學腐蝕。在日常生活中,鋼鐵在接近中性的潮濕空氣中生銹,便是吸氧腐蝕的典型例子。
1,原理剖析
鋼鐵等金屬中通常含有雜質,如碳。當鋼鐵表面吸附一層薄薄的水膜時,就形成了電解質溶液。此時,鐵作為負極,碳作為正極,構成了無數個微小的原電池。在負極,鐵原子失去電子變成亞鐵離子,發生氧化反應:Fe - 2e? = Fe2?;在正極,溶液中的氧氣得到電子與水反應生成氫氧根離子,發生還原反應:2H?O + O? + 4e? = 4OH?。隨著反應的進行,亞鐵離子與氫氧根離子結合生成氫氧化亞鐵,而氫氧化亞鐵又會迅速被空氣中的氧氣氧化為氫氧化鐵,最終分解成鐵銹(Fe?O??xH?O)。
2,發生條件
吸氧腐蝕的發生需要具備一定條件。首先,金屬所處環境的溶液需呈弱酸性或中性,且有氧氣存在。其次,金屬表面要有水膜,這為電解質溶液的形成提供了基礎。例如,在潮濕的環境中,金屬更容易發生吸氧腐蝕,因為水分充足,有利于形成水膜和氧氣的溶解。
3,生活實例
我們常見的鐵制柵欄,在長期暴露于潮濕空氣中后,表面會逐漸出現鐵銹。這就是吸氧腐蝕在作祟。還有船舶,長期在海水中航行,海水呈弱堿性且富含溶解氧,船身的鋼鐵部分極易發生吸氧腐蝕,所以船舶需要定期進行防腐處理,以延長使用壽命。