金属钝化曲线测定

的瞬时电流值，并以瞬时电流与对应的电极电位作图，获得整个的极化曲线。所 采用的扫描速度( 即电位变化的速度)需要根据研究体系的性质选定。一般来说， 电极表面建立稳态的速度愈慢， 则扫描速度也应愈慢， 这样才能使所测得的极化 曲线与采用静态法的接近。 上述两种方法都巳获得了广泛的应用。从其测量结果的比较，可以看出静态 法测量结果虽较接近稳态值，但测量时间长，例如对于钢铁等金属及其合金，为 了测量钝态区的稳态电流往往需要在每一个电位下等待几个小时， 所以在实际工 作中，较常采用动态法来测量。 本实验亦采用动态法。 动态法测定极化曲线通常使用恒电位仪，它能自动地使被研究电极电位保持 在所需的电位值。 1.仪器和试剂 恒电位仪 一台
1.金属的钝化及钝化曲线 金属表面状态的变化，使阳极溶解过程的超电势升高，金属的溶解速度急剧 下降，这种现象称为金属的钝化。 可钝化金属可采用控制不同的恒电势来测量电 流密度的方法，绘制出如图的完整的阳极极化曲线 ,图中曲线分为以下四个区域： (1)从点 a 到点 b 的电势区为金属活化区， 在此区域内是金属的正常阳极溶解， a 点为金属的自然腐蚀电势。 (2)点 b 到点 c 为金属钝化过渡区，这是金属从活化态到钝化态的转变过程， b 点称为致钝电势，它所对应的电流 Ib 为致钝电流。 (3)点 c 到点 d 的电势范围叫钝化区，此时金用处于钝化阶段 .cd 段所对应的 电流 I m 称为钝化电流， 在钝化区维持在钝化电流下 ,金属的腐蚀速度将急剧下降。 (4)点 d 后的电势范围为过钝化区,阳极电流密度随电势的正移而增大，金属 的溶解速度加大。 钝化金属可以活化，凡能促使金属保护层被破坏的因素都能使钝化的金属 重新活化。例如，加热、通入还原性气体、加入某些活性离子等等。
将铁锈指示剂加热成粘稠状，放置一会。待凝固之前，涂在去锈的铁片上。 10min 后即可看到铁片上的阴阳区。在阳极区，铁成二价铁离子，进入溶液中， 由于二价铁离子和铁氰化钾反应的结果而出现蓝色斑点。 在阴极区， 由于氧的去 极化作用，指示剂变成弱碱性而呈现出粉红色斑点，这个过程为： 在阳极： 在阴极： Fe→Fe 2++2e3Fe2++2[Fe(CN)6]3-→Fe3[Fe(CN)6]2 O2+2H2O+4e-→40HOH-离子遇酚酞变成粉红色。 2．阴阳极防腐蚀镀层 取一镀锡的铁片(可用废罐头盒子) 用锉刀划破表面镀层，在划痕处滴上几滴 稀硫酸和一滴铁氰化钾， 不久可以看见在划破处发生蓝色沉淀， 证明铁层发生溶 解。 另取一镀锌铁片同样进行操作， 可以看到只有镀锌溶解而划痕处没有蓝色沉 淀。 3．阻化剂 取一铁片放入 20％的盐酸溶液中， 加热至 60~70℃， 则可以看到铁片迅速地 溶解并放出氢气。如果这时加入六次甲基四胺(CH2)6N4(乌洛托平) 则可以看到氢 气泡消失，说明铁的腐蚀已经停止。 (二 )动态法测定碳钢在碳酸铵溶液中的钝化曲线及极化曲线
水样与缓冲溶液分别由流动注射分析仪的蠕动泵引入系统， 经过组合块中的 三通管混合后由采样阀注入离子交换柱在线富集。经定时富集后，切换采样阀， 用盐酸溶液将离子交换柱上富集的金属元素（以铜、锌、镉、铅为例）反向洗脱 至原子吸收火焰中分别进行测定。 将测得水样中重金属的吸光度值与标准溶液吸 光度值进行比较，确定水样中铜、锌、镉、铅的含量。 水样中镁的浓度高于 78mg/L， 钙、 钠的浓度高于 200 mg/L 时干扰镉的测定， 钙的浓度高于 200 mg/L 时，镁的浓度高于 100 mg/L 时干扰铜、铅的测定。此种 情况下可采用样品稀释法来降低或消除干扰，也可用标准加入法测定并计算结 果。 三、实验用品 仪器： 原子吸收分光光度计； FIA-3100 流动注射分析处理仪；离子交换柱：有机 玻璃管 4mm× 30mm，中间填装 200mg401 螯合树脂(80～100 目)，两端塞入玻璃 棉；空心阴极灯及原子吸收配套设备。 药品： 401 螯合树脂；浓盐酸；浓硝酸；高氯酸；2mol/L 盐酸溶液；0.2％（ v/v） 硝酸溶液；1＋1 硝酸溶液；乙酸铵缓冲溶液（称取 19.5g 乙酸铵，溶解于 500mL 水中，并用浓氨水调 pH9～10，备用）；铜、锌、镉、铅标准贮备液（称取光谱 纯铜、锌、镉、铅各 0.1250g，分别置于 50mL 烧杯中，各加 5mL1＋1 硝酸溶液 溶解，再分别移入 500mL 容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀备用。此标准溶液 每毫升含 0.25mg 铜、锌、镉、铅。）；铜、锌、镉、铅标准使用液（各吸取一 定量的金属离子标准贮备液， 逐级稀释成含铜、 锌、 镉 2.5μg/mL 和含铅 25μg/mL 的四种标准使用液。
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饱和甘汞电极 铂电极
一支 一支
碳钢电极(1cm ) 饱和 KCl 溶液
两片பைடு நூலகம்
电解池、烧杯、2mo1· dm-3 (NH4)2 C03 溶液;0.5mo1· dm-3H2 SO4 溶液; 2．实验步骤： (1)电解池经洗液清洗，蒸馏水冲洗干净后，烘干，倒入 2mo1.dm-3(NH4 )2C03 溶液后,插入研究电极(碳钢片)，参比电极及辅助电极( 铂电极)，在侧管小球中注
、应用分析方法 实验十四 FIA—FAAS 联用在线富集测定 环境水样中痕量金属污染物
一、实验目的 1．了解流动注射与火焰原子吸收的联用技术 2．掌握流动注射火焰原子吸收测定金属离子的工作原理 3．掌握实际样品测定时干扰的消除 二、实验原理 分离富集技术是改善和提高现代分析仪器检出限的有效方法。对痕量组分分 离富集的方法很多，比如传统的分离富集方法如沉淀，共沉淀，萃取分离等。近 年来各种吸附剂及树脂的应用有了很大发展， 吸附剂能对某些痕量成分进行选择 性吸附，其吸附机理随吸附剂的结构、性能不同而不同。上世纪 90 年代以来， 更多的传统吸附剂通过改性， 在母体上引入具有选择性吸附或螯合功能基团， 以 实现对单一成分或多种成分的选择性分离富集。 利用此类吸附剂进行分离富集具 有富集倍数大、操作简便等特点， 广泛应用于冶金、医药、环保等方面。但是 由于都是手工操作分离富集，烦琐费时， 难以满足灵敏度的要求。而流动注射 预富集可以有效地分离富集被测物，消除基体效应，且快速，试剂消耗也可以减 少到手工操作的百分之几，同时对环境要求不象手工操作那样严格， 可以使许多 金属离子的特征浓度提高数十倍，获得满意的结果。由于流动注射在线富集技术 可以灵活的结合经典的分离富集技术如：液－液分离、液－固分离、沉淀－溶解 分离、共沉淀－溶解分离、气－液分离等方法，因此近年来在微量和超微量分析 中被广泛采用。 FIA— FAAS 联用的工作流程如下图所示。
入少量水，使密封，通入氢气 20min； (2)仔细阅读恒电位仪说明书，把仪器的接线分别接在研究、参比及辅助电 极上，打开仪器开关，预热 20min； (3)把参比／极化开关置于 “参比” ，待数字电压表稳定后显示的值为参比电 极相对于研究电极(碳钢电极)的电势； (4)把恒电位／恒电流开关置于恒电位，测量选择按下 “ 扫描 ”，选择扫描电 势为每次 0.02v，从平衡电位扫到+1.20 v。整条曲线扫描控制在 1h 左右。此为阴 极极化曲线， (5)阳极极化曲线的绘制：使给定电势值与“ 参比” 电势值相同，逆时针方向 旋转进行阳极极化。选择扫描电势，每次加大 0.02v，记录相应极化电流值，一 直加大到 -1.20 v。 3．数据记录和处理 (1)记录实验时的室温和气压； (2)以电流密度(或电流密度的对数值)为纵座标， 电极电势为横座标绘制阴极 极化曲线 (3)求出在测定条件下．碳钢的钝化电势。 (三 )缓蚀剂及缓蚀效率的测定 1.原理说明 铁与空气及潮湿气体接触时能生锈，如在空气里经热处理 ( 退火 ,回火 ,淬火 ) 后的金属产品， 在表面上会盖上一层氧化物—— 渣，为了清除金属表面上的氧化 物，可使之在酸溶液中浸渍一些时候以除去之(酸洗) 。但是与氧化物在酸溶液里 溶解的同时，金属本身也要引起损耗(金属溶解于酸中) 。除金属的损耗外，受到 浓酸腐蚀时它的性能还会变坏，例如铁和酸反应放出氢气，氢气扩散入铁内后 , 则使铁变脆(此种现象称为氢脆作用)。 若在酸洗时所用的酸中加入缓蚀剂， 则可大大降低金属的溶解,同时不影响氧 化物的溶解速度 ,而且可以消除氢脆作用(不同缓蚀剂对氢脆消除的效果不同)。 缓蚀剂作用主要由于缓蚀剂吸附在金属表面上， 从而影响金属在阳极的溶解和氢 在阴极的析出，这样就阻止了金属被毁坏的过程。 缓蚀剂的缓蚀作用，除本身性质外，还与金属的性质相结构有关，而且对不 同的酸作用也不同，因此在选择缓蚀剂时应先加以试验。 缓蚀剂的效率 η 通常用下列公式表尔：
(2)金属的化学组成和结构 各种纯金属的钝化能力很不相同，以铁、镍、铬三种金属为例，铬最容易钝化， 镍次之，铁较差些，因此添加铬、镍可以提高钢铁的钝化能力，不锈钢是一个极 好的例子。 一般来说，在合金中添加易钝化金属时可以大大提高合金的钝化能力 及钝化态的稳定性. (3)外界因素( 如温度、搅拌等)一般来说，温度升高以及搅拌加剧是可以推迟 或防止钝化过程的发生，这显然与离子的扩散有关。 2．极化曲线的测量原理和方法 采用控制电位法测量极化曲线时，是将研究电极的电位恒定地维持在所需 值， 然后测量对应于该电位下的电流。 由于电极表面状态在末建立稳定状态之前， 电流会随时间而改变，故一般测出的曲线为“暂态”极化曲线。在实际测量中，常 采用的控制电位测量方法有下列两种。 (1)静态法 将电极电位较长时间地维持在某一恒定值， 同时测量电流随时间 „ 的变化，直到电流值基本上达到某一稳定值。如此逐点地测量各个电极电位 (例 如每隔 20，50 或 100 mv) 下的稳定电流值，以获得完整的极化曲线。 (2)动态法 控制电极电位以较慢的速度连续地改变( 扫描) ，测量对应电位下
金属钝化曲线测定
一、实验目的 1．了解金属腐蚀的基本原理及腐蚀速度的测定方法。 2． 学习绘制阴极极化曲线及钝化曲线， 明确各种金属在钝化电位下起保护 作用的原理， 3．了解防腐的其他方法：电镀及缓蚀剂的选择及使用方法。 二、实验内容 (一 )金属腐蚀现象 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，全世界每年由于腐蚀而报废的 金属设备和材料，约相当于金属年产量的 1/3，至于因设备腐蚀损坏而引起的各 种损失， 就更无法估计了。 因此对金属腐蚀理论及其防护方法的研究有着特别重 要的意义。 l．微电池的显示法 按下列成分配成铁锈指示剂： 0.1mo1· dm-3NaCl 1％酚酞 100ml ； 0.5mL； 1％ K3[Fe(CN)6] 白明胶 3mL； 适量