不銹鋼腐蝕的分析

1、電化學腐蝕電化學腐蝕就是金屬和電解質組成兩個電極，組成腐蝕原電池。例如鐵和氧，因為鐵的電極電位總比氧的電極電位低，所以鐵是陽極，遭到腐蝕。特征是在發(fā)生氧腐蝕的表面會形成許多直徑不等的小鼓包，次層是黑色粉末狀潰瘍腐蝕坑陷。一、基本介紹：不純的金屬跟電解質溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學腐蝕。鋼鐵在潮濕的空氣中所發(fā)生的腐蝕是電化學腐蝕最突出的例子。我們知道，鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易腐蝕，但潮濕的空氣中卻很快就會腐蝕。原來，在潮濕的空氣里，鋼鐵的表面吸附了一層薄薄的水膜，這層水膜里含有少量的氫離子與氫氧根離子，還溶解了氧氣等氣體，結果在鋼鐵表面形成

2、了一層電解質溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無數(shù)微小的原電池。在這些原電池里，鐵是負極，碳是正極。鐵失去電子而被氧化.電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。金屬材料與電解質溶液接觸 ， 通過電極反應產(chǎn)生的腐蝕。電化學腐蝕反應是一種氧化還原反應。在反應中，金屬失去電子而被氧化，其反應過程稱為陽極反應過程，反應產(chǎn)物是進入介質中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物（或金屬難溶鹽）；介質中的物質從金屬表面獲得電子而被還原，其反應過程稱為陰極反應過程。在陰極反應過程中，獲得電子而被還原的物質習慣上稱為去極化劑。在均勻腐蝕時，金屬表面上各處進行陽極反應和陰極反應的概率沒有顯著差別，進行兩種反應的表

3、面位置不斷地隨機變動。如果金屬表面有某些區(qū)域主要進行陽極反應，其余表面區(qū)域主要進行陰極反應，則稱前者為陽極區(qū)，后者為陰極區(qū)，陽極區(qū)和陰極區(qū)組成了腐蝕電池。直接造成金屬材料破壞的是陽極反應，故常采用外接電源或用導線將被保護金屬與另一塊電極電位較低的金屬相聯(lián)接，以使腐蝕發(fā)生在電位較低的金屬上。二、相關原理：金屬的腐蝕原理有多種，其中電化學腐蝕是最為廣泛的一種。當金屬被放置在水溶液中或潮濕的大氣中，金屬表面會形成一種微電池，也稱腐蝕電池(其電極習慣上稱陰、陽極，不叫正、負極)。陽極上發(fā)生氧化反應，使陽極發(fā)生溶解，陰極上發(fā)生還原反應，一般只起傳遞電子的作用。腐蝕電池的形成原因主要是由于金屬表面吸附了空

4、氣中的水分，形成一層水膜，因而使空氣中，等溶解在這層水膜中，形成電解質溶液，而浸泡在這層溶液中的金屬又總是不純的，如工業(yè)用的鋼鐵，實際上是合金，即除鐵之外，還含有石墨、滲碳體()以及其它金屬和雜質，它們大多數(shù)沒有鐵活潑。這樣形成的腐蝕電池的陽極為鐵，而陰極為雜質，又由于鐵與雜質緊密接觸，使得腐蝕不斷進行。三、方程式：(1)析氫腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較強時)負極(Fe)：正極(雜質)：電池反應：由于有氫氣放出，所以稱之為析氫腐蝕。(2)吸氧腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較弱時)負極(Fe)：正極：總反應：由于吸收氧氣，所以也叫吸氧腐蝕。析氫腐蝕與吸氧腐蝕生成的被氧所氧化，生成脫水生成鐵銹。鋼鐵制

5、品在大氣中的腐蝕主要是吸氧腐蝕。析氫腐蝕主要發(fā)生在強酸性環(huán)境中，而吸氧腐蝕發(fā)生在弱酸性或中性環(huán)境中。四、現(xiàn)象危害：由于金屬表面與鐵垢之間的電位差異，從而引起金屬的局部腐蝕，而且這種腐蝕一般是坑蝕，主要發(fā)生在水冷壁管有沉積物的下面，熱負荷較高的位置。如噴燃器附近，爐管的向火側等處，所以非常容易造成金屬穿孔或超溫爆管。盡管銅鐵的高價氧化物對鋼鐵會產(chǎn)生腐蝕，但腐蝕作用是有限的，但有氧補充時，該腐蝕將會繼續(xù)進行并加重。危害性是非常大的，一方面，它會在短期內(nèi)使停用設備金屬表面遭到大面積腐蝕。另一方面，由于停用腐蝕使金屬表面產(chǎn)生沉積物及造成金屬表面粗糙狀態(tài)，使機組啟動和運行時，給水鐵含量增大。不但加劇了爐

6、管內(nèi)鐵垢的形成，也加劇了熱力設備運行時的腐蝕。電解質溶液一、定義化合物導電的前提：其內(nèi)部存在著自由移動的陰陽離子。離子化合物在水溶液中或熔化狀態(tài)下能導電；共價化合物，某些也能在水溶液中導電。導電的性質與溶解度無關，強電解質一般有：強酸強堿，大多數(shù)鹽；弱電解質一般有：（水中只能部分電離的化合物）弱酸,弱堿。另外，水是極弱電解質。電解質不一定能導電，而只有在溶于水或熔融狀態(tài)是電離出自由移動的離子后才能導電。能導電的不一定是電解質判斷某化合物是否是電解質，不能只憑它在水溶液中導電與否，還需要進一步考察其晶體結構和化學鍵的性質等因素。例如，判斷硫酸鋇、碳酸鈣和氫氧化鐵是否為電解質。硫酸鋇難溶于水(20

7、 時在水中的溶解度為2.410-4g)，溶液中離子濃度很小，其水溶液不導電，似乎為非電解質。但溶于水的那小部分硫酸鋇卻幾乎完全電離(20 時硫酸鋇飽和溶液的電離度為97.5%)。因此，硫酸鋇是電解質。碳酸鈣和硫酸鋇具有相類似的情況，也是電解質。從結構看，對其他難溶鹽，只要是離子型化合物或強極性共價型化合物，盡管難溶，也是電解質。氫氧化鐵的情況則比較復雜，F(xiàn)e3+與OH-之間的化學鍵帶有共價性質，它的溶解度比硫酸鋇還要小(20 時在水中的溶解度為9.810-5 g)；而落于水的部分，其中少部分又有可能形成膠體，其余亦能電離成離子。但氫氧化鐵也是電解質。判斷氧化物是否為電解質，也要作具體分析。非金

8、屬氧化物，如SO2、SO3、P2O5、CO2等，它們是共價型化合物，液態(tài)時不導電，所以不是電解質。有些氧化物在水溶液中即便能導電，但也不是電解質。因為這些氧化物與水反應生成了新的能導電的物質，溶液中導電的不是原氧化物，如SO2本身不能電離，而它和水反應，生成亞硫酸，亞硫酸為電解質。金屬氧化物，如Na2O，MgO，CaO，Al2O3等是離子化合物，它們在熔化狀態(tài)下能夠導電，因此是電解質?？梢?，電解質包括離子型或強極性共價型化合物；非電解質包括弱極性或非極性共價型化合物。電解質水溶液能夠導電，是因電解質可以離解成離子。至于物質在水中能否電離，是由其結構決定的。因此，由物質結構識別電解質與非電解質是

9、問題的本質。另外，有些能導電的物質，如銅、鋁等不是電解質。因它們并不是能導電的化合物，而是單質，不符合電解質的定義。電解質溶液的導電機理與金屬的導電機理不同。金屬是依靠自由電子的定向運動而導電，因而稱為電子導體，除金屬外，石墨和某些金屬氧化物也屬于電子導體。這類導體的特點是當電流通過時，導體本身不發(fā)生任何化學變化。電解質溶液的導電則依靠離子的定向運動，故稱為離子導體。但這類導體在導電的同時必然伴隨著電極與溶液界面上發(fā)生的得失電子反應：一般而言，陰離子在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應，失去的電子經(jīng)外線路流向電源正極；陽離子在陰極上得到外電源負極提供的電子發(fā)生還原反應。只有這樣整個電路才有電流通過。并

10、且回路中的任一截面，無論是金屬導線、電解質溶液，還是電極與溶液之間的界面，在相同時間內(nèi)，必然有相同的電量通過。二、基本特性電解質溶液是指溶質溶解于溶劑后完全或部分解離為離子的溶液.相應溶質即為電解質.某物質是否為電解質并不是絕對的.同一物質在不同的溶劑中,可以表現(xiàn)出完全不同的性質.例如HCl在水中是電解質,但在苯中則為非電解質;葡萄糖在水中是非電解質,而在液態(tài)HF中卻是電解質.因此在談到電解質時決不能離開溶劑.一般把完全解離的電解質稱為強電解質,部分解離的電解質稱為弱電解質.這種分類方法只是為了討論問題的方便,并沒有反映出電解質的本質.原因是電解質的強弱隨環(huán)境而變.例如乙酸在水中為弱電解質,而

11、在液氨中則為強電解質.LiCl和KI都是離子晶體,在水中為強電解質,而在醋酸或丙酮中都變成了弱電解質.在電化學中應用最廣泛的電解質溶液是電解質水溶液,本節(jié)主要討論電解質水溶液的基本特性.三、正負離子電解質溶液中的離子之間,除了具有像中性分子之間的那種相互作用之外,根據(jù)庫侖定律,還存在著靜電相互作用,即同性離子相互排斥,異性離子相互吸引.由分子運動論,兩個中性分子之間的相互吸引力近似地與兩粒子間距離的7次方成反比,而兩個異性離子之間的靜電吸引力卻與兩離子間距離的2次方成反比.這說明中性分子間的力為短程力,而帶電離子間的靜電引力為長程力.當電解質溶液較稀時,離子之間的距離較遠,各種近程力的作用可以

12、略去不計,而長程力卻不可忽略.正是由于異性離子之間長程靜電引力的存在,使得電解質溶液即使在很稀時仍表現(xiàn)出對理想溶液的熱力學性質有較大的偏差.離子的靜電相互作用的強弱除與離子間的距離(溶液的濃度)有關外,還與溶劑的介電常數(shù),離子的結構,大小,電荷,溶劑化程度等因素有關.正負離子之間的庫侖引力,有可能使它們產(chǎn)生締合作用.當電荷相反的離子接近到一定距離時,若它們之間的靜電吸引勢能會遠遠大于熱運動動能,則在溶液中形成離子締合體,這種離子締合體可以是由兩個電荷相同的異性離子組成的離子對,也可以是由三個離子或更多個離子締合而成的離子簇團.由于離子在溶液中不停地運動,一些離子締合體存在的時間可能是短暫的.在

13、溶液中每一個瞬間都有許多離子締合,同時又有許多締合體分解.從統(tǒng)計的觀點來看,溶液中總是有一定數(shù)量的離子締合體存在.締合體是靠庫侖力形成,它和靠化學鍵形成的分子是不同的.顯然電荷數(shù)大的離子在相對介電常數(shù)小的溶劑中,離子間庫侖引力較大,因而離子締合的可能性也就大些.由于締合體作為一個整體在溶液中存在和運動,所以,在一定濃度的電解質溶液中,并非每個離子都能獨立運動.對于強電解質而言,在溶液中雖然完全離子化,但并非完全解離.離子的這種締合作用顯然會影響與離子數(shù)量有關的電解質溶液的性質.四、離子水化在電解質水溶液中,除了離子之間的相互作用外,離子和水分子之間也會發(fā)生相互作用,這種作用稱為離子的水化作用,

14、如果是泛指一般的溶劑,則稱為溶劑化作用.如圖7-1所示,離子發(fā)生水化作用時,一些極性水分子在離子周圍取向,與離子緊密結合,形成水化離子.水分子被束縛在離子周圍的溶劑化層內(nèi),不能獨立移動,只能與離子一起移動,使游離的水分子數(shù)量減少,相當于離子實際濃度增大.當溶液很稀時,由于水分子數(shù)量遠遠大于離子數(shù),幾乎所有水分子都是自由的,故水化作用對濃度的影響較小.但隨著濃度的增大,自由水分子所占比率越來越少,其影響也越來越大.離子與水分子間的作用力在兩者之間的距離超過幾納米時,已可忽略不計,因此離子周圍存在著一個對水分子有明顯電場作用的空間.在這個空間內(nèi)含有的水分子數(shù)稱為離子水化數(shù).緊靠著離子的第一層水分子

15、與離子結合得比較牢固.它們基本上能與離子一起移動,不受溫度的影響,這部分水化作用稱為原水化或化學水化.它所包含的水分子數(shù)目稱為原水化數(shù).第一層以外的部分水分子也受到離子的吸引作用,使這部分水分子之間原有的結構狀態(tài)發(fā)生改變.與離子的聯(lián)系比較松散的這部分水化作用,叫做二級水化或物理水化.溫度對它的影響很大,這部分水分子不與離子一起移動.測定原水化數(shù)的方法有多種,但所得結果很不一致.例如,Na+的水化數(shù)可由2到7.這是因為各種方法測出的水化數(shù),實際上都是原水化數(shù)加上部分二級水化數(shù),而每種方法中所包括進去的多少又各有不同.不過,在充分考慮了離子與水分子的各種相互作用能之后,可以通過統(tǒng)計力學方法,比較可

16、靠地計算出離子水化數(shù).實際上,離子水化數(shù)只代表與離子相結合的水分子的有效數(shù)目.離子水化的一般規(guī)律是:離子半徑越小,或所帶的電荷越大,則離子表面的靜電勢能就越高,離子的水化作用也就越強,水化數(shù)也就越大.五、離子電遷移電解質溶液中的離子,在沒有外力作用時,時刻都在進行著雜亂無章的熱運動.在一定時間間隔內(nèi),粒子在各方向上的總位移為零.但是在外力作用下,離子沿著某一方向移動的距離將比其它方向大些,遂產(chǎn)生了一定的凈位移.如果離子是在外電場力作用下發(fā)生的定向移動,我們稱為電遷移.離子的電遷移不但是物質的遷移,而且也是電荷的遷移,所以離子的電遷移可以在溶液中形成電流.由于正負離子沿著相反的方向遷移,所以它們

17、的導電效果是相同的,也就是說正負離子沿著同一方向導電.離子的電遷移速率除了與離子的本性(離子半徑,所帶電荷),溶液的濃度,粘度及溫度等有關外,還與電場的電勢梯度有關.在其它條件一定時,離子電遷移的速率v與電勢梯度成正比,即v=U (7.1-1)式中U為比例系數(shù),稱為離子的電遷移率,其物理意義是離子在單位電勢梯度下的電遷移速率,單位是m2.V-1.s-1.離子的電遷移率是表征離子在電場中遷移的基本參數(shù),是離子的特性.表7-1是一些離子在298.2K時無限稀釋水溶液中的電遷移率U,它表示的是在離子之間無相互作用時的電遷移率.從表中可見離子電遷移率很小,數(shù)量級為10-8m2.s-1.V-1,所以電解

18、時離子的移動通常很緩慢.當電解質溶液中的電勢梯度為1000V.m-1時,離子遷移速率的數(shù)量級僅為10-5m.s-1,這比室溫下離子熱運動的速率100m.s-1要小得多.表7-1 298.2K時無限稀釋水溶液中一些離子的電遷移率六、導電過程電解質溶液的導電過程能導電的物體稱為導體.導體分為兩類:一類是電子導體,如金屬,石墨,某些金屬氧化物(如PbO2,Fe3O4),金屬碳化物(如WC)等,它們是靠自由電子在電場作用下的定向移動而導電的.當電流通過這類導體時,除了可能產(chǎn)生熱量外,不發(fā)生任何化學變化.電子導體(例如金屬導線)能夠獨立地完成導電任務;另一類是離子導體,如熔融的電解質,固體電解質和以水或

19、其它有機物為溶劑而形成的電解質溶液,它們是靠離子在電場作用下的定向移動而導電的.離子導體(例如CuSO4 溶液)不能獨立完成導電任務,欲使離子導體導電,必須有電子導體與之相連接.例如,為了使電流在電解質溶液中通過,需要在溶液的兩端分別插入金屬導體,才能構成通路,于是就形成了金屬-溶液-金屬串聯(lián)的系統(tǒng)(構成這種系統(tǒng)的裝置就是電化學裝置),其中的金屬就是兩個電極.當電流通過離子導體時,除了可能產(chǎn)生熱量外,在兩個電極與溶液的接觸面上必然伴隨有化學反應發(fā)生和化學能與電能間的相互轉化.下面分別討論在電池和電解池中電解質溶液的導電過程.圖7-3(a)為一電解池,當插在HCl水溶液中的Pt片A和B,分別用導

20、線與外電源的負極和正極接通后,在電源電場力的作用下,電源負極的電子通過導線遷移到鉑電極A上,同時鉑電極B上的電子通過導線遷移到電源正極.要想維持金屬導體電子的流動,鉑電極A必須不斷地失去電子,鉑電極B必須不斷地得到電子.由于電子不能從電極A直接進入溶液到達電極B,因此在電極A和溶液的界面處就發(fā)生了消耗電子的還原反應過程2H+2e-=H2在電極B和溶液的界面處就發(fā)生了產(chǎn)生電子的氧化反應過程2Cl-=Cl2+2e-同時,由于鉑電極A,B上分別帶有負電荷和正電荷,使兩電極間的溶液中存在有電場,所以兩電極間電解質溶液中的H+,Cl-就會在電場力作用下定向移動,從而形成了溶液中的電流.圖7-1(b)為一

21、原電池.當H2 和Cl2分別沖擊插在HCl水溶液中的Pt電極 A,B時,在電極A 與溶液界面處,H2發(fā)生氧化反應H22H+2e-電子留在電極A上,使該電極帶上負電,H+進入溶液,使電極A附近的溶液帶上正電.同樣在電極B與溶液的界面處,Cl2發(fā)生還原反應Cl2+2e-2Cl-電極B失去電子,帶上正電,Cl-進入溶液,使電極B附近的溶液帶上負電.這樣,當兩電極上的反應分別達到平衡時,兩電極間就有一定的電勢差.當外電路斷開時,兩電極上所帶電荷產(chǎn)生的電場(電場強度的方向由A指向B)與兩電極附近溶液所帶電荷產(chǎn)生的電場(電場強度的方向由B指向A)大小相等,方向相反.所以,在溶液內(nèi)部,電場強度處處為零,電勢

22、處處相等,因此離子不產(chǎn)生電遷移,沒有電流通過.當外電路接通時,電極B上的電子在電場的作用下,通過導線流向電極A,也就是形成了自電極A流向電極B的電流,從而使兩電極上的電荷減少,破壞了原來的平衡,導致了下面兩種現(xiàn)象的同時發(fā)生:一是電極與溶液之間的電場變?nèi)?于是,H2和Cl2又在化學力作用下進行反應,來補充兩電極減少的電荷;二是兩電極上的電荷在兩極間溶液中產(chǎn)生的電場變?nèi)?小于了兩電極附近溶液中的電荷在兩電極間溶液中產(chǎn)生的電場,因此在溶液中的電場強度不再處處為零,電勢不再處處相等,而是電極A附近的溶液中的電勢高于電極B附近溶液中的電勢,于是溶液中的H+,Cl- 在電場的作用下,分別向電極B和A遷移,

23、形成了溶液中的電流.可見電解質溶液的導電過程,必須既有電解質溶液中離子的定向遷移過程,又有電極上物質發(fā)生化學反應的過程,兩者缺一不可,否則就不可能形成持續(xù)的電流.為了討論問題的方便,習慣上把電化學裝置中的兩個電極按下列兩種方法命名:(1)發(fā)生氧化反應的電極叫陽極,發(fā)生還原反應的電極叫陰極;(2)電勢較高的電極稱為正極,電勢較低的電極稱為負極 .在討論電解池時常使用第(1)種命名法,在討論原電池時常使用第(2)種命名法.但有時不論對電解池還是原電池,兩種命名法都用,此時要注意兩者的對應關系.七、法拉第定律1833年,法拉第在研究電解作用時,從實驗結果中歸納出一條規(guī)律:電流通過電解質溶液時,電極上

24、發(fā)生化學反應的物質的量與通過溶液的電量成正比.后來人們稱之為法拉第定律.根據(jù)電化學原理,很容易得到在電極上發(fā)生反應的物質的量與通過溶液的電量之間電解質溶液保持靜止不動，稱靜止電極技術的關系式.設電極反應計量方程式可表示為:0=BB+ee- (7.2-1)式中B表示電極反應中的反應物或產(chǎn)物的化學式(分子式或離子式等),e-表示電極反應中的電子,B和e分別是兩者的計量系數(shù).當B為反應物時B取負值,當B為產(chǎn)物時B取正值;對于氧化反應e取正值,對于還原反應,e取負值. 例如,對于氧化反應 H2OO2+H+4e-,e=4;對于還原反應Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2O,e=-6.當電極反應

25、的反應進度為時,通過電極的元電荷的物質的量為ne=|e| (7.2-2)1 mol 電子所帶電量的絕對值是個常數(shù),稱為法拉第常數(shù),用符號F表示,定義為阿佛加德羅常數(shù)L與元電荷e-的乘積,即F=Le=6.02213671023mol-11.6021773310-19C=96485.309Cmol-1在一般計算中可以近似取F=96500Cmol-1.顯然通過溶液的電量Q與ne的關系為:Q=neF=|e|F (7.2-3a)在應用時常用z代替|B|,并稱之為反應的電荷數(shù)(即轉移電子數(shù)),這時Q=zF (7.2-3b)所以,在電極上發(fā)生反應的物質的量和質量分別為:(7.2-4)(7.2-5)式(7.2

26、-3)和式(7.2-5)均可稱為法拉第定律的數(shù)學表達式.法拉第定律是一個從電解過程中總結出來的準確定律,但它對原電池也同樣適用.該定律不受溫度,壓力,電解質溶液的組成和濃度,電極的材料和形狀等任何因素的影響,在水溶液中,非水溶液中或熔融鹽中均可使用.必須注意,在實際電解時,得到的所需產(chǎn)物的量往往比根據(jù)電量消耗按法拉第定律計算出來的量要少.為了便于說明這個問題,提出了電流效率的概念,定義如下:電流效率=(根據(jù)法拉第定律計算所需要的電量/實際消耗的電量)100%或電流效率=(實際獲得所需產(chǎn)物質量/根據(jù)法拉第定律計算應得所需產(chǎn)物質量)100%實際電解過程的電流效率一般都小于100%.如工業(yè)上電解精煉

27、銅時,電流效率通常在9597%之間,電解制鋁的電流效率約90%.引起電流效率小于100%的原因一般有以下兩種:(1)電極上有副反應發(fā)生,消耗了部分電量.例如鍍鋅時,陰極上除了有Zn2+發(fā)生還原的主反應外,還有H+發(fā)生還原的副反應.(2)所需要的產(chǎn)物因一部分發(fā)生次級反應(如分解,氧化,與電極物質或溶液中的物質反應等)而被消耗.例如,電解食鹽水溶液時,陽極上產(chǎn)生的Cl2又部分溶解在電解液中,形成次氯酸鹽和氯酸鹽.根據(jù)法拉第定律,用電極上發(fā)生反應的物質的量可以精確計算出通過電路的電量.利用這個原理設計的測量電量的裝置稱為電量計或庫侖計.這種儀器是由電解質溶液和置于其中的兩個電極所構成.使用時,將其串

28、聯(lián)到電路中,通電一段時間后,稱量電極上產(chǎn)生的物質的量,用法拉第定律求出所通過的電量.顯然在電量計中所選用的電極反應的電流效率應為100%或者是十分接近100%.最常用的是銀電量計,其次是銅電量計,氣體電量計等.八、電導和電導率1. 電導和電導率金屬的導電能力常用電阻來衡量.電阻越小,導電能力越強.電解質溶液的導電能力雖然也可以用電阻來衡量,但更習慣采用的是電導.電導即電阻的倒數(shù).用符號G表示,(7.4-1)電導的SI單位是西門子(Siemens),簡稱西,用S表示.顯然,導體的電導越大,導電能力越強.因為所以令 = (7.4-2)則 G= (7.4-3)其中稱為電導率,即電阻率的倒數(shù).SI單位

29、是西每米(Sm-1).對于電解質溶液而言,式中A表示兩個相同電極中一個電極的面積,l表示兩平行電極間的距離.電導率則表示面積為1m2,相距1m的兩平行電極板之間包含的溶液的電導.電解質溶液的電導率與電解質的種類,溶液的濃度及溫度等因素有關.圖7-7是幾種電解質溶液的電導率隨濃度的變化曲線.可以看出:(1)同溫同濃度下強酸和強堿因能解離出H+和OH-,電導率最大,鹽類次之.弱電解質因為在溶液中不完全解離,電導率最小;(2)不管是弱電解質還是強電解質,其電導率隨濃度的變化都是先增大,越過極值后又減小.這是因為濃度增大時參與導電的離子數(shù)目增多,使導電能力增強,隨著濃度的增大,離子間的相互作用逐漸增強

30、,反而又使導電能力減小減弱.弱電解質的電導率隨濃度的變化不明顯,是因為濃度增大時,雖然電解質分子數(shù)增加了,但解離度卻隨之減小,溶液中離子數(shù)目變化并不大.了解這些情況對于生產(chǎn)及科學研究中合適地選用電化學裝置中的電解質是有幫助的.2.摩爾電導率金屬導體只靠電子導電,而且導體中電子濃度很高,所以只要把導體的幾何形狀固定了,就完全能夠顯示出各種導體導電能力的大小,電導率就足以反映出不同導體在導電能力上的差別.電解質溶液則不然,它們的電荷載體是離子,各種離子的電荷數(shù)可能不同,單位體積中離子的數(shù)量(濃度)也可以不一樣,情況比較復雜.因此為了對不同電解質溶液的導電能力進行比較,除了應規(guī)定出它們的幾何形狀之外

31、,還要對導體中離子的數(shù)量作出規(guī)定,于是提出了摩爾電導率的概念.定義如下:把含有1mol電解質的溶液置于相距1m的兩平行電極板之間時所具有的電導,叫摩爾電導率,用符號m表示.若電解質溶液的物質的量濃度為c(單位為molm-3),則含有1mol電解質溶液的體積Vm為1/c,單位為m3mol-1,由圖7-8可以得到m=Vm= (7.4-4)m的單位為Sm2mol-1.據(jù)式(7.4-4),又可把摩爾電導率定義為單位濃度溶液的電導率.由于摩爾電導率涉及物質的量濃度,所以在表示電解質溶液的摩爾電導率時,應注明摩爾的基本單元.通常用元素符號或化學式表示.如298.15K時,m(CuSO4)=14.3410-3Sm2mol-1m(CuSO4)=7.1710-3Sm2mol-1顯然,m(CuSO4)=2m(CuSO4)在用摩爾電導率比較不同電解質溶液的導電能力時,除了要求溶液的溫度和濃度相同外,應使其基本單元所帶的電荷相等.例如,要比較氯化鉀和硫酸銅溶液的導電能力時,應比較同溫同濃度時m(KCl)和m(CuSO4)的大小.圖7-9是25時一些電解質在水溶液中的m隨的變化曲線.可以看出,無論是強電解質還是弱電解質,m均隨濃度的減少而增