铁与硝酸的化学反应
化学先生 / 2019-05-23
铁在稀硝酸中能很快反应溶解，而在浓硝酸中却不但不发生什么反应，甚至能作为容器和管道，盛放和输送浓硝酸。这种现象人们把它叫做钝化(或铁的钝态)。那么，铁为什么会呈钝态，又是谁最先仔细地研究了这钝化现象的呢?
最先研究这种现象的是迈克尔・法拉第。1820年前后，法拉第刚刚进入而立之年，在一位慷概出资的企业家的赞助下，法拉第开始了对钢铁腐蚀和防护问题的研究工作。当他把一个较纯的铁块放在浓硝酸(70％)里面时，注意到铁与浓硝酸并不反应;而把这铁块放入稀硝酸中，则很容易发生反应，而且反应激烈。
法拉第想，稀硝酸总是可以用浓硝酸稀释得到的，浓硝酸稀释到怎样的浓度就反应了呢?他做了如下实验:先把一小块纯铁浸入盛有70％的浓硝酸的小烧杯中(室温条件)，铁与浓硝酸不发生反应:再用滴管缓慢地向这烧杯中加入蒸馏水，(浓硝酸溶解时不放大量热，可以这样做。用浓硫酸就不行)直加到溶液体积是原来酸液的2倍，浓度约35％，铁与这稀释后的硝酸还是没什么变化。他想:35％的浓度该不算浓了，上次用35％的稀硝酸与铁反应，反应还很剧烈，怎么现在还没有动静呢?
他査了一下实验记录，记录上分明记着上次用铁与35％硝酸实验时是限快反应的。为什么从70％慢慢降为35％就不反应了呢?这是怎么回事?他看着这小小的烧杯，纳闷了。
他拿起玻璃棒，想翻动一下铁块，看看它是否出了什么毛病。当他刚用玻璃棒的尖端触到铁块时，烧怀里发生了异常现象一一那铁块像从睡梦中突然觉醒了似的，急速地反应起来，与他记录的用铁与稀硝酸反应的现象没有多大差别。就这样，这种奇异的钝态和酸液变稀后经触动又会解除钝态的现象被法拉第发现了。人们称这个实验为法法拉第(1791-1867)拉第钝化实验。
钝化现象自发现至今虽然已很多年了，但对钝化现象的解释却至今还不完全，今天人们对此有几种说法:一是氧化膜理论，即强氧化性酸将铁(或铝)氧化生成一层虽薄却很致密的氧化膜，阻止了铁块内部继续与酸反应，这膜一经尖物刺破，便与稀硝酸反应了;另一种则是吸附理论，认为铁等金属可吸附氧气，形成单分子氧气层，从而才形成钝态。钝化现象究竟是怎么一回事呢?还有待进一步探索。
众所周知，金属的腐蚀是极其可怕的，它直接地从我们身边夺去很多金属，使大件大件的机器设备报废;它造成的跑、冒，滴、漏更不知会造成多少爆炸、火灾、沉船、污染事故。能否使更多金属(现在还包括非金属、合成材料等)自己或人为地饨化起来，避免上述这些损失呢?这正成为世界反腐蚀化学家们的主攻方向。
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