極化曲線的測定

1、實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)九 極化曲 極化曲線的測定【目的要求】1. 掌握穩(wěn)態(tài)恒電位法測定金屬極化曲線的基本原理和測試方法。2. 了解極化曲線的意義和應(yīng)用。3. 掌握恒電位儀的使用方法。【實(shí)驗(yàn)原理】1. 極化現(xiàn)象與極化曲線為了探索電極過程機(jī)理及影響電極過程的各種因素，必須對電極過程進(jìn)行研究，其中極化曲線的測定是重要方法之一。我們知道在研究可逆電池的電動(dòng)勢和電池反應(yīng)時(shí)，電極上幾乎沒有電流通過，每個(gè)電極反應(yīng)都是在接近于平衡狀態(tài)下進(jìn)行的，因此電極反應(yīng)是可逆的

2、。但當(dāng)有電流明顯地通過電池時(shí)，電極的平衡狀態(tài)被破壞，電極電勢偏離平衡值，電極反應(yīng)處于不可逆狀態(tài)，而且隨著電極上電流密度的增加，電極反應(yīng)的不可逆程度也隨之增大。由于電流通過電極而導(dǎo)致電極電勢偏離平衡值的現(xiàn)象稱為電極的極化，描述電流密度與電極電勢之間關(guān)系的曲線稱作極化曲線，如圖 2-19-1 所示。圖 2-19-1 極化曲線A-B：活性溶解區(qū)；B：臨界鈍化點(diǎn) B-C：過渡鈍化區(qū)；C-D：穩(wěn)定鈍化區(qū) D-E：超(過)鈍化區(qū)金屬的陽極過程是指金

3、屬作為陽極時(shí)在一定的外電勢下發(fā)生的陽極溶解過程，如下式所示：M→Mn+＋ne此過程只有在電極電勢正于其熱力學(xué)電勢時(shí)才能發(fā)生。陽極的溶解速度隨電位變正而逐漸增大，這是正常的陽極溶出，但當(dāng)陽極電勢正到某一數(shù)值時(shí)，其溶解速度達(dá)到最大值，此后陽極溶解速度隨電勢變正反而大幅度降低，這種現(xiàn)象稱為金屬的鈍化現(xiàn)象。圖 2-19-1 中曲線表明，從 A 點(diǎn)開始，隨著電位向正方向移動(dòng)，電流密度也隨之增加，電勢超過B 點(diǎn)后，電流密度隨電勢增加迅速減至最小，這

4、是因?yàn)樵诮饘俦砻嫔a(chǎn)了一層電阻高，耐【儀器試劑】 恒電位儀一臺(tái)；飽和甘汞電極 1 支；碳鋼電極 1支；鉑電極 1 支；三室電解槽 1 只(見圖 2-19-2)2 mol·dm-3 (NH4)2CO3 溶液；0.5 mol·dm-3H2SO4溶液；丙酮溶液【實(shí)驗(yàn)步驟】1. 碳鋼預(yù)處理：用金相砂紙將碳鋼研究電極打磨至鏡面光亮，用石蠟蠟封，留出 1cm2 面積，如蠟封多可用小刀去除多余的石蠟，保持切面整齊。然后在丙酮中除油

5、，在 0.5M 的硫酸溶液中去除氧化層，浸泡時(shí)間分別不低于 10S。圖 2-19-2 三室電解槽1.研究電極; 2.參比電極; 3.輔助電極2. 恒電位法測定極化曲線的步驟：A 準(zhǔn)備工作 儀器開啟前，“工作電源”置于“關(guān)”，“電位量程”置于“20V”，“補(bǔ)償衰減”置于“0”，“補(bǔ)償增益”置于“2”，“電流量程”置于“200mA”，“工作選擇”置于“恒電位”，“電位測量選擇”置于“參比”。B 通電 插上電源，“工作電源

6、”置于“自然”檔，指示燈亮，電流顯示為 0，電位表顯示的電位為“研究電極”相對于“參比電極”的穩(wěn)定電位，稱為自腐電位，其絕對值大于 0.8V 可以開始下面的操作，否則需要重新處理電極。C “電位測量選擇”置于“給定”，儀器預(yù)熱 5-15min。電位表指示的給定電位為預(yù)設(shè)定的“研究電極”相對于“參比電極”的電位。D 調(diào)節(jié)“恒電位粗調(diào)”和“恒電位細(xì)調(diào)”使電位表指示的給定電位為自腐電位，“工作電源”置于“極化”。F 陰極極化 調(diào)節(jié)

7、“恒電位粗調(diào)”和“恒電位細(xì)調(diào)”每次減少 10mV，直到減少200mV，每減少一次，測定 1min 后的電流值。測完后，將給定電位調(diào)回自腐電位值。G 陽極極化 將“工作電源”置于“自然”，“電位測量選擇”置于“參比”，等待電位逐漸恢復(fù)到自腐電位±5mV，否則需要重新處理電極。重復(fù) C、D、F 步驟，F(xiàn) 步驟中給定電位每次增加 10mV，直到做出完整的極化曲線。提示，到達(dá)極化曲線的平臺(tái)區(qū)，給定電位可每次增加 100mV