為什麼氯離子可以腐蝕鋼筋?
cl離子對鋼筋的鏽蝕會產生多大的影響?鏽蝕機理是什麼?
6.9 更新幾個圖片
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這個已經超出了簡單的化學方程式來解釋的程度。
A.氯離子離子半徑比較小,擴散難以受到阻礙,當它運動到金屬表面時可以吸附在金屬表面上。氯離子本身具有一定的絡合性,在吸附在鐵表面後由於其較高的活性,可以與鈍化膜(如果有鈍化存在)或是鐵在微觀上發生反應,可以簡單直觀理解為它一點點地把鈍化膜剝下來,直到鈍化膜出現微觀缺口。
B.當鈍化膜出現缺陷時,這一缺陷處就有新鮮的金屬裸露出來,此時金屬局部上就是一個大原電池,缺口裸露金屬處變成了一個活化陽極區(原電池中的負極),而其他未裸露區是面積廣大的陰極區(原電池中正極),因此形成了一個所謂 大陰極-小陽極 組成,在陽極區的腐蝕電流也就是腐蝕速度會很大,使得鈍化膜缺陷處迅速形成一個腐蝕出來的深坑。這種現象一般稱之為點蝕。
由於點蝕產生的腐蝕表面一般是小而深的腐蝕坑,裡面的溶液處於一個比較閉合的坑裡面,所以比較難以擴散到坑外。金屬腐蝕會產生了金屬離子,比如Fe2+,這些金屬離子會發生水解 Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H+,會產生氫離子,而由於這些氫離子又擴散不到坑外去,所以腐蝕坑內pH會降低,進一步加速金屬腐蝕。因此點蝕往往像一直往裡面鑽孔一樣。
點蝕機理示意圖(此圖對於反應發生順序未標明,因此看起來有些混亂,無法理解的參考下方縫隙腐蝕示意圖)。圖片來源未知,如有侵權請告知。
縫隙腐蝕機理示意圖(與點蝕相似)圖片來源搜狗百科點腐蝕和縫隙腐蝕
如圖所示,鋁合金表面的點蝕坑。圖片來源:山東大學物理化學課程資料物理化學
這方面的東西學的時間很長了,可能不是很準確,題主感興趣的話,可以自己查閱下相關資料。
A過程涉及Cl離子的剝蝕作用,或者叫Cl離子的腐蝕激發作用之類的,具體術語上我還真是有些說不準了,相關的理論研究和機理假說很多,針對不同類型鋼材或是金屬具體機理還不同。
B過程其實主要就是點蝕理論,孔蝕或者縫隙腐蝕的原理跟它很類似。
樓上的答案裡面,氯離子對鋼材的腐蝕在任何pH條件下均會發生,只是酸性條件下更快。
另外並不是什麼氯離子跟誰搭檔才會腐蝕,尤其氯化鈉雖然很常見,但是海水中就是氯化鈉氯化鉀,海水腐蝕是最常見的氯離子腐蝕,每年帶來的腐蝕損失都是上千億計,防止海洋腐蝕是一項宏大艱巨的防腐工程。
氯離子腐蝕是一項很難的技術難題,在我學習腐蝕理論(大約4年前)時,世界上還沒有絕對的阻止氯離子腐蝕的技術,只是可以顯著降低它的腐蝕速率而已。現在發展情況未知。
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本人學習腐蝕理論較為淺顯,時間也較長了,很多解釋並不準確,如有謬誤歡迎告知,一定第一時間糾正。如果您能寫出詳盡的答案就更好了:)
和雜質、鋼材形成原電池了
專業相關。
涉及到兩個問題,腐蝕以及氯離子對腐蝕的影響。強調一點,氯離子不不是腐蝕的根本原因。
鋼筋發生電化學腐蝕的最根本的原因就是在電化學環境下,氧在鋼筋表面發生了還原,即:氧奪走了鐵的電子,使得鋼筋發生了氧化而腐蝕。氯離子不是鋼筋腐蝕的根本原因,但是,在鋼筋腐蝕的整個過程中,氯離子起到了錯誤誘導、推波助瀾、促進發展、甚至可以說是催化劑的加速作用。
混凝土中鋼筋表面的氯離子加速作用主要表現在三個方面。一是在鈍化的鋼筋表面,一定濃度的氯離子可以活化鋼筋表面、使鋼筋失去鈍化膜的保護作用。第二個作用是溶解和搬運:作為陰性離子,混凝土含氯的化學產物(混凝土中不可能有AgCl)都是可溶的,因而氯離子的存在,使得腐蝕產物也不可能成為電化學反應有效的阻擋層;且隨著氯化合物的運動和解離,陽離子被輸運離開反應界面,與其它陰離子形成難溶的化合物沉澱下來;而帶負電、體積又小、活性又高的氯離子在解離後又可以在電場的驅動下回到鋼筋表面,繼續下一個歷程。氯離子的第三個作用就是增加了混凝土介質中的導電性,使混凝土孔隙液成為了一個導電性很強的電解質,為電化學反應提供了最佳場所。
我的專業是腐蝕,但主要是研究氯離子在混凝土中的擴散,整天灰頭土臉,前途無亮啊╮(╯_╰)╭
鋼筋一般用在混凝土中,混凝土為鹼性環境,鋼筋表面形成鈍化膜,而cl可以破壞鈍化膜從而導致鋼筋腐蝕
如果還沒學高中化學原電池 等到學習了原電池之後就明白了
如果學習了 建議複習並查閱金屬化學腐蝕和電化學腐蝕的相關知識
氯離子可以加速金屬特別是鋼鐵的自催化,建議看看曹楚南先生的腐蝕電化學原理
一般金屬被氧化會形成一層氧化膜,或多或少會阻礙氧化的繼續。Cl-可以破壞氧化層,使新鮮的金屬暴露出來,這樣就加速了腐蝕。參見金屬的鈍化和過鈍化。
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