[拼音]:dianjieye daodian

电解传导

能在溶液或熔融状态下解离成正离子或负离子而导电的物质称为电解质。最常见的电解质是酸、碱、盐等。电解质的溶液或熔融的电解质称为电解质。当将两个电极插入电解质中，并在两个电极之间施加一定的电压时，电解质中的正离子向阴极(与电源的负极相连的电极)移动，负离子向阳极(与电源的正极相连的电极)移动，从而形成电流，这称为电解质传导。电解质的导电属于纯离子导电，其载体为正离子和负离子。

在熔融状态下，电解质分子完全解离成正离子和负离子。在电解质溶液中，电解质分子全部或部分解离成正离子和负离子。这叫做电解质的电离。在溶液(通常是水溶液)中完全或几乎完全解离成正离子和负离子的电解质称为强电解质；只有一小部分溶质分子解离成正离子或负离子的电解质称为弱电解质。当溶剂为水时，强酸(如硝酸、盐酸、硫酸等)、强碱(如氢氧化钠、氢氧化钾等)和大多数可溶性盐(如氯化钠、硫酸铜等)为强电解质，弱酸(如乙酸等)、弱碱(如氢氧化铵等)为弱电解质。在溶液中，电解质的电离程度取决于电解质与溶剂之间的相互作用，例如，氯化氢在水中是完全电离的，而在碳氢化合物中则不是。

溶剂在电解质电离中起着重要的作用，水分子是具有固有电偶极矩的极性分子，水的相对介电常数r很大，在20时约为80，水分子的静电效应使得电解质分子在水中解离成正负离子所需能量仅等于真空条件下1/r倍，因此分子容易解离。同样，其他介电常数较大的极性溶剂(由极性分子组成的液体)，如甲醇、乙醇、硝基苯等，也可作为电解液的溶剂。

在溶液中，离子与周围的溶剂分子在静电力作用下相互紧密结合，形成一种称为溶剂化离子的络合物，这种作用称为溶剂化。当溶剂为水时，它们分别称为水合离子和水合离子。

1883年至1887年，瑞典化学家S.A. Arrhenius提出了电解质电离的经典理论，该理论可以解释弱电解质溶液的性质，包括电导率、渗透压、冰点降低等。根据这一理论，在弱电解质溶液中，一方面溶质分子解离成正离子和负离子，另一方面正离子和负离子结合成溶质分子，这两个过程达到一个动态平衡，称为电离平衡。因此，一些溶质分子电离成离子，解离成离子的溶质分子数与溶质分子总数之比称为电离，随溶液浓度的增加而减小。

在强电解质溶液中，由于溶剂的作用，溶质完全或几乎完全解离成正离子和负离子，不符合上述电离平衡条件。这类溶液离子浓度高，必须考虑离子之间的静电相互作用。1923年，P.J.W. Debye和E. Shock ear发展了电解质溶液的定量理论，称为Debye-Shock ear理论(又称离子吸收理论)，由L. Onsager、H. Falkenhagen等人发展，成功地定量解释了强电解质稀溶液的许多性质，但浓溶液理论仍在继续发展，尚未完善。

电解质的导电性在外加电场的作用下，电解质中的正离子沿电场方向和负离子逆电场方向分别进行定向运动，形成电流。电解质的电导率取决于给定电场下正离子和负离子的浓度以及离子的迁移速率。离子晶体熔融溶液(如熔融氯化钠)具有高浓度的载流子，因而具有高导电性。在电解质溶液中，离子浓度比较小，离子迁移阻力比较大，离子的质量要比金属中的自由电子大得多，所以电解质溶液的电导率要比金属导体小得多。当温度升高时，溶液的粘度降低。由于溶液的粘性阻力降低，电解质溶液的电导率随温度的升高而升高。

正负离子的迁移速率v+和v_与电场强度值E成正比：v+=+E, v_=_e，其中+和_分别为正离子和负离子的迁移率。设溶质正离子和负离子的价数分别为+Z和-Z(如氯化钠：Z=1;硫酸铜：Z=2),正面和负面两种离子的浓度设置为n,然后电解质溶液中的电流密度J=正离子的贡献之和J +=内华达州+和负离子的贡献J_=nev_, e是电子电荷的绝对值，即J=+ + J_=ne(+ +_)e,因此，电解质溶液中的电流密度与电场强度成正比，即满足欧姆定律，而导电率

=ne(+ +_)

与离子浓度n成正比，并与迁移率之和成正比。离子的迁移率随溶液粘度系数的增大而减小，随水合离子尺寸的增大而减小。高迁移率离子对电导率的贡献也更大。特别是氢离子的迁移率是普通离子的6倍左右。

在电化学中，电导率与溶液的当量浓度(单位体积中溶质的克当量数)之比称为当量电导率，可求得

F(+ +=_),

其中F是法拉第常数，是电离度。对于弱电解质，离子迁移率不随溶液浓度变化，因此等效电导率与电离程度成正比。对于强电解质(=1)，等效电导率与正离子和负离子迁移率的总和成正比。当溶液浓度增加时，正负离子的相互吸引增强了对离子运动的抑制作用，从而使离子的迁移率降低。因此，等效电导随溶液等效浓度的增加而减小。当溶液被无限稀释时，离子之间的相互作用可以忽略不计，等效电导趋于某一极限值，称为极限等效电导。

0

，

式中，A和B是依赖于溶液性质和温度的系数；C为溶液的浓度，o为无限稀释时的等效电导(极限等效电导)。

电解质传导的重要性主要体现在化学和生物学领域。在电化学中，电解质电导率的实验测定主要用于研究电解质溶液的物理化学性质，并用于化学分析(电导率分析)。

当电解电流通过电解液时，正离子向阴极移动，负离子向阳极移动。同时，两个电极上发生化学反应，称为电极反应。电流通过电解液引起化学变化的过程称为电解，用于电解的装置称为电解槽或电解槽。电解是将电能转化为化学能的过程。

在电解池中，正离子移动到阴极，在那里它们获得电子并成为中性原子或原子群。负离子向阳极移动，在那里它们失去电子并氧化成为中性原子或原子团(或在阳极溶解时成为正离子)。电极上的这些中性原子或原子团往往是不稳定的。它们与溶剂或电极发生反应，使材料在电极表面分离出来。这种化学反应的性质，称为副反应，不仅取决于溶液，而且取决于电极材料。例如，在熔盐或金属氧化物电解过程中，向阴极移动的金属离子在阴极上获得电子，成为金属沉淀；酸、碱、碱金属或碱土金属的盐，其中氢离子在水溶液中电解时向阴极移动以获得电子并以氢气形式逸出；当阳极由惰性材料(如铂电极和石墨电极)组成时，水溶液中向阳极移动的OH-离子在阳极上失去电子，变成水并逸出氧气。当阳极活跃的金属电极(如锌、铜镍电极等)时，电极材料常被离子溶解，如金属镍阳极，电解硫酸镍水溶液，金属镍在阳极处逐渐溶解为Ni2+离子。

在电解过程中，电极上沉淀(或溶解)的物质的量与通过电解液的电荷量之间存在一定的关系，M.法拉第通过实验研究建立了法拉第电解定律。

格莱斯顿参考书目，贾埃德等译：《电化学概论》，科学出版社，北京，1958。(S. Glasstone，《电化学导论》，Van Nostrand出版社，纽约，1947)黄自清：《电解质溶液理论导论》，修订版，科学出版社，北京，1983。H. S.Halned和B.B.Owen，电解溶液的物理化学，第3版，Reinhold，纽约，1958。法尔肯哈根，Elektrolyte, Hirzel，莱比锡，1953。A. Robinson和R. H. Stokes, electrotesolutions, Butterworth, London, 1959。