影響電導率的電解電導因素

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介紹

將“電解質”和“傳導”或“導體”這兩個詞結合起來，就形成了“電解電導”這個短語。首先了解每個術語的含義至關重要。電解質是指溶解在極性溶劑（如水）中時會產生電的物質。這些電解質在固態下不能導電；它們必須是水溶液或熔融狀態。電解是指在電流透過時將這些化合物溶解在溶劑中的過程。“電導”或“導體”是電解電導的第二個最重要的詞。電解傳導的研究對於理解更復雜的主題（如電、電池或其他電氣裝置）至關重要。

最後，請記住，電解電導可以被定義為任何促進自由移動離子運動的溶液。該過程的不同方面可以幫助提高離子解離的程度，從而提高電解電導。

電解

電解是透過電流使物質發生化學成分變化的過程。在化學轉變過程中，物質會失去或獲得電子，具體取決於物質本身。該過程在電解池中進行，電解池是一種裝置，由帶正電和帶負電的電極組成，電極彼此分離並浸沒在含有帶相反電荷離子的溶液中。需要改變的物質可以構成溶液、電極，也可以溶解在溶液中。帶負電的電極接收電流；溶液的成分移動到該電極，與電子結合併發生還原反應。

結果可能是全新的分子。此外，溶液中的原子會移動到另一個電極，釋放它們的電子，並經歷稱為氧化的變化，在此過程中它們會變成中性元素。如果電極是需要改變的物質，則該過程涉及電極透過釋放電子而溶解。

電解在許多冶金過程中都有應用，例如從礦石中電解精煉金屬和電鍍。熔融氯化鈉可以電解生成氯氣和金屬鈉，而氯化鈉的水溶液可以電解生成氫氧化鈉和氯氣。水可以電解生成氫氣和氧氣。

什麼是電解質？

某些化合物在溶解於水中時會發生化學或物理變化，從而在溶液中形成離子。這些物質屬於一類稱為“電解質”的物質。

非電解質是指溶解時不形成離子的物質。強電解質是指完全電離的物質。弱電解質是指只有一小部分溶解並形成離子的物質。

物質必須包含自由移動的帶電粒子才能導電。在大多數情況下，電是透過金屬線導電的，在這種情況下，電子是移動的帶電粒子。如果溶液中存在溶解的離子，它也可以導電，並且電導率隨著離子濃度的增加而增加。

可以透過在溶液中放置電極並施加電壓來確定溶解離子的相對濃度。這可以透過測量電流來定量進行，也可以透過觀察電路中燈泡的亮度來定性進行。

OpenStax，CNX Chem 11 02 電解質，CC BY 4.0

影響電解電導的因素

影響電解電導的因素如下：

離子濃度

影響電解電導率的關鍵因素是離子濃度。離子的濃度會影響溶液的電導率。隨著更多電荷載流子的可用性和電解質電導率的增加，離子濃度也會增加。相反，如果離子濃度降低，則電解質的電導率將降低。

電解質型別

強電解質和弱電解質在溶液中都發生完全電離，而弱電解質則不會。例如，𝐾𝑁𝑂3 是強電解質，而 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 是弱電解質。

離子的尺寸

離子的尺寸決定了電解質的電導率，離子越大，電導率越低。因此，可以說離子的尺寸與其電導率成反比。

溫度

電解質在溶液中的溶解量取決於溫度。研究發現，較高的溫度可以提高電解質的溶解度，進而提高離子濃度，從而提高電解傳導速率。電解質的電導率至關重要；對該性質的研究為眾多技術的開發奠定了基礎，包括電池和其他裝置。

溶劑型別

影響電解電導率的第五個因素是溶劑型別。溶劑型別極性越高，電導率越高。

電解電導的工作原理

電解電導是指電流透過電解質的難易程度。電解電導與導體的橫截面積和電解質濃度成反比。

惠斯通電橋電路可用於測量導體的電解電導。當電橋的兩臂之間的電位差相等時，電橋處於平衡狀態。然後，導體的電解電導與透過電橋的電流成正比。

等電導用於描述和表示電解電導。當電導達到最大值時，溶液達到無限稀釋，這意味著電解質中的每個分子都分解成離子，導致陽離子和陰離子的電導。

唯一發生離解的電解質導體是強電解質導體，因為它們由強鹼和強酸組成。還有強電解質導體和弱電解質導體。許多無機鹽，包括碘化鉀、二氧化硫和鹽酸，都是有效的電解質導體。弱電解質導體是指僅部分或少量離解的導體，因此只能傳遞有限量的能量。與強電解質導體不同，弱電解質導體由弱鹼和弱酸製成。最常見的電解質包括鈣、鉀、鈉、鎂和氯。銅、銀、鋁和金是有效的電導體的幾個例子。

結論

電解質是在水中溶解時會產生離子的物質。電解質可以是溶解時會解離成其組成陽離子和陰離子的離子化合物，也可以是與水發生化學反應形成離子的共價化合物。當這些離子攜帶電流時，稱為電解電導。電解電導取決於不同的因素，如離子的濃度和型別、溫度等。電解電導使用惠斯通電橋進行測量。

常見問題

1. 誰發現了電解質？

斯凡特·阿倫尼烏斯發現了電解質，並在 1903 年提出了水溶液中電解質離解理論。

2. 誰提出了電解？

邁克爾·法拉第最初發表了兩條定量規則，稱為法拉第電解定律。

3. NaCl 是弱電解質嗎？

不是，NaCl 是強電解質，因為它可以在極性溶劑中完全電離。

4. 電解電導的原因是什麼？

電解質中存在的離子是導致其電導率的唯一因素。如果離子濃度較高，則電解質的電導率將較高。

5. 金屬導體和電解質導體有什麼區別？

金屬導體 - 這些是具有可用於導電的自由電子的金屬，使其成為極好的熱和電導體。包含用於傳導的離子的導體稱為電解質導體。