腐蚀电池的非平衡电势、极化作用和腐蚀速率

在一定条件下，某一金属是否腐蚀了或腐蚀了多少，还与腐蚀速率密切相关。测量腐蚀速率最直接的方法是经典的失重法。腐蚀速率一般以每单位表面积、在单位时间内金属的失重表示。

影响金属腐蚀速率的因素较多，包括金属的活泼性、金属在特定介质中的电极电势和环境的酸度、湿度及污染物等。这里就腐蚀电池的电极电势和极化作用对腐蚀速率的影响作一简单介绍。

在讨论腐蚀电池时，要注意腐蚀电池的电极电势与前面所介绍的平衡电势是不相同的。平衡电势是指电极反应 M Mn+(aq)+ne-达到平衡时的电极电势，包括反应物质的平衡和电荷平衡。即它的氧化反应是 M→Mn+(aq)+ne-； 而它的还原反应是 Mn+(aq)+ne-→M，且互为可逆反应。

然而在腐蚀电池中，金属通常不是在含有该金属离子的溶液中。如果将铁片和铜片插入 1mol·dm-3 的 HCl 溶液中组成一个腐蚀电池，此时铁和铜电极也各有其电极电势。此时的电极反应又是怎样的呢？现以铁电极为例说明如下。

铁与 HCI 溶液间的氧化反应是 Fe→Fe2+(aq)+2e-，但电极的还原反应却

是 2H+(aq)+2e-→H2。在电极上氧化反应的物质和还原反应的物质是不相同的，它的氧化反应和还原反应也不是可逆的。这种电极电势的建立并不表示电极反应已达到平衡状态，因而称为非平衡电势。非平衡电势最后能达到一个恒定的数值，称为稳定电势。稳定电势与溶液的成分、浓度、温度、搅拌情况以及金属表面状态有关，且不服从能斯特方程式。因此，必须通过实验测定。表 4.2 列出了一些金属在不同介质中的非平衡电势数值。

在 4.3 节中已经提到，当有可觉察量的电流通过电极时，将发生电极的极化，极化作用使腐蚀电池阴极(正极)的电极电势代数值变得更小，阳极(负极) 的电极电势代数值变得更大。在接通电路后，腐蚀电池的电动势[E= ϕ (正)- ϕ (负)]比未接通电路前减小，这就使腐蚀电池的电流减小，因而

降低了金属的腐蚀速率。如果没有极化作用，金属腐蚀速率将会大几十倍甚至几百倍。所以极化作用是减缓金属腐蚀的一个重要因素。