溶液的导电性依赖于溶液中自在移动的离子在外加电场影响下的定向迁移,形成电流。下面内容是具体机制和影响影响:
一、导电机制:离子迁移与电荷传递
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离子来源
电解质(如酸、碱、盐)溶解时会发生电离或解离,生成带正、负电荷的离子。例如:- 氯化钠(NaCl)解离为Na?和Cl?;
- 醋酸(CH?COOH)电离为H?和CH?COO?。
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电荷传递经过
- 阳离子(如Na?、H?)向阴极移动,阴离子(如Cl?、OH?)向阳极移动,形成闭合回路。
- 与金属导电不同(依靠自在电子),溶液导电的载体是离子。
二、影响导电性的关键影响
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离子浓度与电荷数
- 离子浓度越高,导电性越强。例如,稀硫酸导电性强于浓硫酸(浓硫酸电离度低,离子浓度反而减少)。
- 高价离子(如Ca2?、Al3?)比单价离子(如Na?)迁移更快,导电性更强。
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温度与电解质性质
- 升温会增强离子热运动,降低溶液黏度,从而进步导电性(如高温下*溶液导电性显著增强)。
- 强电解质(如HCl、NaOH)完全电离,导电性稳定;弱电解质(如醋酸)部分电离,导电性较弱。
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独特离子的高效导电
- H?和OH?通过质子跳跃机制(Grotthuss机理)传递电荷,导电效率是其他离子的5-8倍。例如,酸溶液中H?主导导电,碱溶液中OH?主导导电。
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溶液物理性质
- 高黏度溶液(如糖浆)阻碍离子迁移,导电性下降;
- 高浓度时,离子间静电影响(如“离子氛”效应)降低迁移速率。
三、导电性的应用与测量
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实际应用
- 水质监测:通过电导率检测水中杂质离子浓度(如超纯水需极低电导率)。
- 工业控制:调节盐溶液浓度(如海水淡化、电解工艺)。
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测量技巧
- 使用电导率仪测量,结局反映溶液中离子总浓度及迁移能力。
四、例外与非导电溶液
- 非电解质溶液(如蔗糖水、酒精溶液):不含自在离子,无法导电。
- 纯水:仅含微量H?和OH?(常温下约10?? mol/L),导电性极弱,接近绝缘体。
溶液导电的核心是离子浓度及其迁移能力。导电性强弱受电解质性质、温度、离子电荷等多影响综合影响。例如,稀盐酸的强导电性源于H?和Cl?的高效迁移,而浓硫酸因电离度低反而导电性较弱。
