金屬表面狀態(tài)變化所引起的金屬電化學(xué)行為使它具有貴金屬的某些特征(低的腐蝕速率、正的電極電勢)的過程。若這種變化因金屬與介質(zhì)自然作用產(chǎn)生,稱為化學(xué)鈍化或自鈍化;若該變化由金屬通過電化學(xué)陽極極化引起,稱為陽極鈍化。另有一類由于金屬表面狀態(tài)變化引起其腐蝕速率降低,但電極電勢并不正移的鈍化(如鉛在硫酸中表面覆蓋鹽層引起腐蝕速率降低),稱為機(jī)械鈍化。金屬鈍化后所處的狀態(tài)稱為鈍態(tài)。鈍態(tài)金屬所具有的性質(zhì)稱為鈍性(或稱惰性)。
一、鈍化現(xiàn)象
所謂鈍化即某些金屬與強(qiáng)氧化劑接觸,由活潑態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴换顫姂B(tài)的過程。
如:鐵、鉻、鋁、鎳等金屬被濃HNO3、濃H2SO4鈍化。容易被鈍化的金屬有鉬、鈷、鉭、鈮、鎢等;
常常能使金屬鈍化的氧化劑為:氯酸、碘酸、重鉻酸鉀、高錳酸鉀等;
個別情況下,少數(shù)金屬也能在非氧化性介質(zhì)中鈍化,如鎂被HF鈍化,鉬、鈮被Hg鈍化等。
中學(xué)化學(xué)中遇到的是鐵、鋁被濃HSO、濃HNO鈍化。
二、鈍化的方法
使金屬鈍化的方法有兩種:一種是把金屬浸在強(qiáng)氧化劑中使其鈍化;另一種是把金屬作為陽極,通過一定強(qiáng)度的電流使金屬鈍化。
三、鈍化的機(jī)理
金屬鈍化的機(jī)理一般認(rèn)為是金屬與強(qiáng)氧化劑作用生成了一層致密的金屬氧化物保護(hù)膜。如:鐵在有些情況下,被氧化后生成了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的氧化物,其組成為Fe8O11,這層氧化膜很薄,經(jīng)測定,鐵在濃硝酸中的金屬氧化膜厚度是3.0×10-10米~4.0×10米,這種薄膜將金屬表面和介質(zhì)完全隔絕,從而使金屬變得很穩(wěn)定。
四、鈍化的用途
由于鈍化使金屬表面覆蓋了一層氧化膜而變得穩(wěn)定,可以提高金屬的抗腐蝕能力。所以,工業(yè)上常用鋁、鐵的容器貯存、運(yùn)輸濃HNO或濃HSO;也常將鋼、鐵制品進(jìn)行鈍化處理,使其表面覆蓋一層氧化膜,譬如通常對槍、炮的“發(fā)藍(lán)”處理,以增強(qiáng)金屬的抗蝕能力。
五、鈍化問題討論
1、金屬的鈍化是什么變化?
由于金屬與濃酸接觸生成了致密的保護(hù)膜,因此,金屬的鈍化是化學(xué)變化,金屬與酸發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)還告訴我們,當(dāng)鐵片與硝酸反應(yīng)時,其反應(yīng)速度是隨HNO濃度的增大而加快的。但當(dāng)HNO濃度增大到一定的程度時,它的反應(yīng)速度迅速減小;繼續(xù)增大HNO濃度時,它的速度更小,最后不再發(fā)生反應(yīng),即鐵被“鈍化”了。
2、金屬鈍化后還能起反應(yīng)嗎?
一般當(dāng)外界條件改變時,鈍化了的金屬仍能在相當(dāng)程度上保持“穩(wěn)定”狀態(tài)。如鐵在濃HNO中鈍化后,不僅在稀HNO中能保持穩(wěn)定,而且在水蒸氣及其它介質(zhì)中也能保持穩(wěn)定。但有許多因素,如將溶液加熱,或加入活性離子CI-、Br、I等,或還原性氣體H等,均可能破壞鈍化狀態(tài),使金屬能繼續(xù)起反應(yīng)。
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