浅谈腐蚀电化学
浅谈腐蚀电化学
我们知道，金属的腐蚀是一种常见的自然现象，而腐蚀电化学理论便是理解腐蚀现象，阐述腐蚀机理，实施合理的防护手段的基础。我们首先来了解一下金属腐蚀的一般性和特性。
金属的腐蚀危害性是非常大的，一方面，它会在短期内使停用设备金属表面遭到大面积腐蚀。另一方面，由于停用腐蚀使金属表面产生沉积物及造成金属表面粗糙状态，使机组启动和运行时，给水锈含量增大。不但加剧了炉管内金属垢的形成，也加剧了热力设备运行时的腐蚀。
这些金属的腐蚀破坏，不仅浪费了资源，造成了严重的经济损失，而且还威胁着人类的健康和生命安全。所以说，腐蚀问题，即是经济问题，也是资源问题， 更是涉及到个人生命财产安全甚至是国家安全的问题。根据权威调查，由于权威调查，由于金属腐蚀造成的损失，甚至是占了国家GDP的3%--5%，代价大于自然灾害损失总和（1-2）。
为减少腐蚀危害、提高公众对腐蚀防护的意识，今年的4月份，由广东腐蚀科学与技术创新研究院、（联合国）世界腐蚀组织（WCO）主办的中国腐蚀控制技术与产业发展论坛暨世界腐蚀日（中国区）活动在广东举行。目前国家很多院士也在牵头对这个严重的问题进行会谈和探讨研究对策。这个活动就有10位领域的重量级院士出席，这也侧面反映出这个问题的严重性。
那么腐蚀到底是怎样一个物理化学过程呢？
我国传统电化学领域的领军人物、腐蚀电化学领域的开山鼻祖曹楚南院士（1930.08-2020.08）在其专著《腐蚀电化学原理》中就深入详细地给予过明确的定义：金属材料由于受到介质的作用而发生状态的变化,转变成新相,从而遭受破坏，这一过程称之为腐蚀。
金属的腐蚀原理有多种，其中电化学腐蚀是最为广泛的一种。当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气中，金属表面会形成一种微电池，也称腐蚀电池(其电极习惯上称阴、阳极，不叫正、负极)。阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的，如工业用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体(Fe3C)以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行（4）。
物理化学原理告诉我们，多数金属的自由能是高于他们的氧化态的，因此，金属有向其氧化态自发转变的趋势，可见金属的腐蚀是自发的，不可阻挡的。这就是为什么我们将金属氧化物或者矿石转变为金属单质（我们常说的金属的冶炼提纯过程）需要消耗大量的能量的原因。所以人们常说要防止金属发生腐蚀这种说法本身就是不科学的。人们所能够做的举措，只能是尽可能去降低金属发生腐蚀的速度而已。这也就是为什么，纵观整个元素周期表，除了Pt和Au以外，其他几乎所有的金属单质在自然界中都是不稳定的原因的。换句话说，腐蚀是一个普遍存在的现象。另外，腐蚀可以分为很多的类型。
“化学”腐蚀
金属的腐蚀可以通过简单的化学过程来实现。在化学腐蚀中，氧化剂到达金属基体，与金属发生反应生成腐蚀产物。
“电化学”腐蚀
电化学腐蚀也是常见的一种腐蚀类型。金属在腐蚀界面上会形成无数个阳极区和阴极区。在阳极区，金属发生氧化失去电子，生成的电子则从阳极通过金属基体流向阴极，在阴极被氧化剂所接受实现还原反应。这些阴阳极所构成的电池，我们称之为腐蚀微电池，它属于短路电池，能量都是以热量的形式散发出去的，不能够被利用。
我们以金属铁在盐酸中的腐蚀为例，可以很清晰地观察到，一方面，铁会不断发生溶解变薄，也就是铁发生氧化生成了铁离子；另一方面金属表面会附着大量的气泡，也就是氢离子被还原生成了氢气；与此同时，溶液的温度也会有所上升。
上述过程，我们将这些在阴极区能够得到电子的物质（氧化剂）称之为电子受体。由于电子受体消耗了阳极区产生的电子，减弱了阳极反应的极化程度。所以上述电子受体在电化学里面也被称之为去极化剂。
以上就是金属腐蚀的简要概念，后续将继续给大家介绍金属腐蚀的相关知识以及对应的金属的防护相关内容。
