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电解质

四月 15, 2023

电解质（英語：electrolyte[註 1]）是指在水溶液或熔融状态可以产生自由离子而导电的化合物。通常指在溶液中导电的物质，而固態可導電的物質不算電解質。这包括大多数可溶性盐、酸和碱。一些气体，例如氯化氢，在高温或低压的条件下也可以作为电解质。电解质通常分为强电解质和弱电解质。與此相對地，在溶液中可溶解但不導電的物質則被稱為非电解质（英語：non-electrolyte; anelectrolyte）。

历史

 
斯凡特·奥古斯特·阿伦尼乌斯

自1881年起，斯凡特·奥古斯特·阿伦尼乌斯开始在埃里克·艾德隆德的指导下进行电解质的相关研究。1884年，他向乌普萨拉大学提交了一篇长约150页的博士毕业论文，首次提出了“固体结晶盐在溶解时会分解成成对的带电粒子”这一观点，并通过离子的概念解释了电解质溶液的导电机理。他因此获得了1903年的诺贝尔化学奖。[1][2][3][4]

根据阿伦尼乌斯的观点，盐在形成溶液时会分解成一种带电粒子，这种粒子在很多年前便被麥可·法拉第命名为“离子”（ion）。麥可·法拉第认为离子是在电解时产生的，但阿伦尼乌斯认为即使在没有电流的情况下盐溶液也含有离子，所以溶液中的化学反应便是离子之间的反应。[5][6][7]

形成

 
Electrolytic cell producing chlorine and Sodium hydroxide from a solution of common salt.

当酸，鹼，盐被置于溶剂中时往往会形成电解质溶液，在溶劑化时水和各个组分便会由于溶剂和溶质分子之间的热力学相互作用而离解。举个例子，根据离解反应，当氯化钠（NaCl）[註 2]置于水中时，固态盐会溶解成其成分中的离子[8]：

NaCl(s) → Na+(aq) + Cl−(aq)

物质还可能与水反应并产生离子。例如，二氧化碳气体在水中溶解后会得到含有水合氢离子、碳酸根离子和碳酸氢根离子的溶液。

熔融盐也可以变为电解质。例如，氯化钠熔融时，液体导电。尤其是离子液体，它是一种熔点低于100℃的低温熔融盐[9]、高导电性的非水电解质，也正因此，它得以在各种电池中被越来越广泛的利用。[10]

应用

生理学

参见：電解質不平衡

在生理学中，电解质的主要离子有钠（Na+）、钾（K+）、钙（Ca2+）、镁（Mg2+）、氯化物（Cl−）、磷酸（HPO42−）和碳酸氢盐 （HCO3−）。电荷符号正（+）和负（ - ） 表明物质其实是具有离子性的，其电子的分布也并不平衡，而这正是化学离解的结果。钠离子是细胞外液的主要电解质，约占外液陽離子总量的92%；钾离子是细胞内液的主要电解质，约占內液陽離子总量的98%[11]。两者都是人体中最为重要的电解质[12]，涉及到了體液平衡（英语：fluid balance）和血压控制。肌肉组织和神经元都被认作是人体中的电组织。

当患者长期呕吐或腹泻时需要补充电解质。电解质的监测在厌食或食欲过盛的治疗中也是非常重要的。

电化学

参见：电解

当电极置于电解质中并有电压被施加时，电解质将导电。单个电子通常不能通过电解质。在阴极处发生的化学反应会向电解质提供电子；而另一个反应在阳极发生，会消耗电解质中的电子。结果，阴极周围的电解质中产生了负电荷云，而阳极周围则形成了正电荷。电解质中的离子会中和这些电荷，从而使电子保持流动、反应继续进行。

例如在普通食盐（氯化钠，NaCl）的水溶液中，阴极反应将是：

 

氢气将会以气泡的形式浮上来，其阳极反应为：

 

氯气也会在反应中生成。带正电的钠离子Na +将向阴极反应，中和OH - 的负电荷；带负电的氢氧根离子OH-将朝向阳极反应，中和Na +的正电荷。

金属制品

在电池中，两种电子亲和力不同的材料可被用作电极；电子从电池外部的一个电极流向另一个电极，而在电池的内部，电路由于电解质的离子而关闭。这实际上是化学能转换成电能的过程。[13]在一些燃料电池中，固体电解质或质子导体会与導電板连接，此时的氢气和氧气燃料气体也会处于分离状态[14]。在电镀槽中设置好电极并加入电解质的溶液后将会发生电解，这在电镀、电铸、电切削、电浸蚀等领域得以广泛应用[15]。

電離度

電解質在溶解之後，实际被电离的物质的摩尔比称为电离度(degree of electrolytic dissociation)。 通常用符号α表示。

电离度接近于1的物质被称为強電解質；而电离度低的物质则被称为弱電解質。

分类

强电解质(strong electrolyte)

强电解质指的能完全或基本完全解离成为离子的化合物。通常包含三类物质：[16]

  1. 强酸[17]：如硫酸、硝酸等
  2. 强碱[17]：如氢氧化钡[16]、氢氧化钠、氢氧化钾
  3. 大多数盐：如氯化鈉[16]、氯化钾[18]
注：是否是强电解质与溶解性无关。如硫酸鈣、氫氧化鎂和氯化银，虽为难溶物，但其溶于水的部分完全解离了，所以将其划分为强电解质。

弱电解质(weak electrolyte)

 
硅酸便是一种弱酸

弱电解质指的是能部分解离成为离子的化合物。通常包含四类物质：[16]

  1. 弱酸：如硅酸
  2. 弱碱：如一水合氨、氢氧化铜。但氢氧化镁为强电解质
  3. 極少數鹽：如醋酸鉛[19][20]、氯化亞汞[21]、氯化汞[22][21]
  4. 水[23]
注：水属于极弱电解质[23]。

相关条目

注释

  1. ^ 电解质的英文单词electrolyte中，前缀-electro意即“电的”，-lyte借自古希腊语λυτός一词，大意是“能够解开或松开的”，与英语的loose同源。
  2. ^ 俗称食盐

参考资料

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参见

外部链接

四月 15, 2023
电解质, 英語, electrolyte, 是指在水溶液或熔融状态可以产生自由离子而导电的化合物, 通常指在溶液中导电的物质, 而固態可導電的物質不算電解質, 这包括大多数可溶性盐, 酸和碱, 一些气体, 例如氯化氢, 在高温或低压的条件下也可以作为, 通常分为强和弱, 與此相對地, 在溶液中可溶解但不導電的物質則被稱為非, 英語, electrolyte, anelectrolyte, 目录, 历史, 形成, 应用, 生理学, 电化学, 金属制品, 電離度, 分类, strong, electrolyte, we. 电解质 英語 electrolyte 註 1 是指在水溶液或熔融状态可以产生自由离子而导电的化合物 通常指在溶液中导电的物质 而固態可導電的物質不算電解質 这包括大多数可溶性盐 酸和碱 一些气体 例如氯化氢 在高温或低压的条件下也可以作为电解质 电解质通常分为强电解质和弱电解质 與此相對地 在溶液中可溶解但不導電的物質則被稱為非电解质 英語 non electrolyte anelectrolyte 目录 1 历史 2 形成 3 应用 3 1 生理学 3 2 电化学 3 3 金属制品 4 電離度 5 分类 5 1 强电解质 strong electrolyte 5 2 弱电解质 weak electrolyte 6 相关条目 7 注释 8 参考资料 9 参见 10 外部链接历史 编辑 斯凡特 奥古斯特 阿伦尼乌斯 自1881年起 斯凡特 奥古斯特 阿伦尼乌斯开始在埃里克 艾德隆德的指导下进行电解质的相关研究 1884年 他向乌普萨拉大学提交了一篇长约150页的博士毕业论文 首次提出了 固体结晶盐在溶解时会分解成成对的带电粒子 这一观点 并通过离子的概念解释了电解质溶液的导电机理 他因此获得了1903年的诺贝尔化学奖 1 2 3 4 根据阿伦尼乌斯的观点 盐在形成溶液时会分解成一种带电粒子 这种粒子在很多年前便被麥可 法拉第命名为 离子 ion 麥可 法拉第认为离子是在电解时产生的 但阿伦尼乌斯认为即使在没有电流的情况下盐溶液也含有离子 所以溶液中的化学反应便是离子之间的反应 5 6 7 形成 编辑 Electrolytic cell producing chlorine and Sodium hydroxide from a solution of common salt 当酸 鹼 盐被置于溶剂中时往往会形成电解质溶液 在溶劑化时水和各个组分便会由于溶剂和溶质分子之间的热力学相互作用而离解 举个例子 根据离解反应 当氯化钠 NaCl 註 2 置于水中时 固态盐会溶解成其成分中的离子 8 NaCl s Na aq Cl aq 物质还可能与水反应并产生离子 例如 二氧化碳气体在水中溶解后会得到含有水合氢离子 碳酸根离子和碳酸氢根离子的溶液 熔融盐也可以变为电解质 例如 氯化钠熔融时 液体导电 尤其是离子液体 它是一种熔点低于100 的低温熔融盐 9 高导电性的非水电解质 也正因此 它得以在各种电池中被越来越广泛的利用 10 应用 编辑生理学 编辑 参见 電解質不平衡 在生理学中 电解质的主要离子有钠 Na 钾 K 钙 Ca2 镁 Mg2 氯化物 Cl 磷酸 HPO42 和碳酸氢盐 HCO3 电荷符号正 和负 表明物质其实是具有离子性的 其电子的分布也并不平衡 而这正是化学离解的结果 钠离子是细胞外液的主要电解质 约占外液陽離子总量的92 钾离子是细胞内液的主要电解质 约占內液陽離子总量的98 11 两者都是人体中最为重要的电解质 12 涉及到了體液平衡 英语 fluid balance 和血压控制 肌肉组织和神经元都被认作是人体中的电组织 当患者长期呕吐或腹泻时需要补充电解质 电解质的监测在厌食或食欲过盛的治疗中也是非常重要的 电化学 编辑 参见 电解 当电极置于电解质中并有电压被施加时 电解质将导电 单个电子通常不能通过电解质 在阴极处发生的化学反应会向电解质提供电子 而另一个反应在阳极发生 会消耗电解质中的电子 结果 阴极周围的电解质中产生了负电荷云 而阳极周围则形成了正电荷 电解质中的离子会中和这些电荷 从而使电子保持流动 反应继续进行 例如在普通食盐 氯化钠 NaCl 的水溶液中 阴极反应将是 2 H 2 O 2 e 2 OH H 2 displaystyle ce 2H2O 2e gt 2OH H2 氢气将会以气泡的形式浮上来 其阳极反应为 2 NaCl 2 Na Cl 2 2 e displaystyle ce 2NaCl gt 2Na Cl2 2e 氯气也会在反应中生成 带正电的钠离子Na 将向阴极反应 中和OH 的负电荷 带负电的氢氧根离子OH 将朝向阳极反应 中和Na 的正电荷 金属制品 编辑 在电池中 两种电子亲和力不同的材料可被用作电极 电子从电池外部的一个电极流向另一个电极 而在电池的内部 电路由于电解质的离子而关闭 这实际上是化学能转换成电能的过程 13 在一些燃料电池中 固体电解质或质子导体会与導電板连接 此时的氢气和氧气燃料气体也会处于分离状态 14 在电镀槽中设置好电极并加入电解质的溶液后将会发生电解 这在电镀 电铸 电切削 电浸蚀等领域得以广泛应用 15 電離度 编辑電解質在溶解之後 实际被电离的物质的摩尔比称为电离度 degree of electrolytic dissociation 通常用符号a表示 电离度接近于1的物质被称为強電解質 而电离度低的物质则被称为弱電解質 分类 编辑强电解质 strong electrolyte 编辑 强电解质指的能完全或基本完全解离成为离子的化合物 通常包含三类物质 16 强酸 17 如硫酸 硝酸等 强碱 17 如氢氧化钡 16 氢氧化钠 氢氧化钾 大多数盐 如氯化鈉 16 氯化钾 18 注 是否是强电解质与溶解性无关 如硫酸鈣 氫氧化鎂和氯化银 虽为难溶物 但其溶于水的部分完全解离了 所以将其划分为强电解质 弱电解质 weak electrolyte 编辑 硅酸便是一种弱酸 弱电解质指的是能部分解离成为离子的化合物 通常包含四类物质 16 弱酸 如硅酸 弱碱 如一水合氨 氢氧化铜 但氢氧化镁为强电解质 極少數鹽 如醋酸鉛 19 20 氯化亞汞 21 氯化汞 22 21 水 23 注 水属于极弱电解质 23 相关条目 编辑电解质紊乱注释 编辑 电解质的英文单词electrolyte中 前缀 electro意即 电的 lyte借自古希腊语lytos 一词 大意是 能够解开或松开的 与英语的loose同源 俗称食盐参考资料 编辑 The Nobel Prize in Chemistry 1903 Nobel Media 5 January 2017 原始内容存档于2017 03 21 英语 Harris William Levey Judith 编 The New Columbia Encyclopedia 4th New York City Columbia University 1975 155 ISBN 0 231035 721 英语 McHenry Charles 编 The New 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state fuel cells 能源与环境科学 Energy amp Environmental Science 2015 8 doi 10 1039 C4EE02280G 英语 黄岳 铁屑电解法在电镀污水处理中的应用 化学世界 1981 8 246 2017 03 04 ISSN 0367 6358 原始内容存档于2017 03 04 中文 16 0 16 1 16 2 16 3 罗天美 强 弱电解质的辨析 四川文理学院学报 2007 17 S1 149 2017 03 03 ISSN 1674 5248 原始内容存档于2017 03 04 中文 17 0 17 1 严宣申 编 电解质 中国大百科全书 28 化学卷 中国大百科全书出版社 155 2017 02 27 原始内容存档于2017 02 28 中文 王丙利 电解质氯化钾的临床应用 中国医学导报 2005 2 17 ISSN 1673 7210 doi 10 3969 j issn 1673 7210 2005 17 049 中文 使用 accessdate 需要含有 url 帮助 李鸿 也谈醋酸铅是弱电解质的实验证明 化学教学 1999 7 46 2017 02 28 原始内容存档于2017 03 01 中文 周金祥 醋酸铅是强电解质吗 化学教学 1998 10 2017 02 28 原始内容存档于2017 03 01 中文 一 醋酸铅尽管易溶于水 但属弱电解质 在溶液中以分子状 21 0 21 1 周兴伟 有关电解质溶液的几点疑问解析 中学化学 2014 0 7 15 2017 02 28 原始内容存档于2017 03 01 中文 潘杰 晏乃强 瞿赞 徐浩淼 马永鹏 陈万苗 黄文君 赵松建 湿法脱硫浆液中石膏与汞的结合特性模拟研究 环境科学学报 上海 2015 35 3 665 2017 02 28 ISSN 0253 2468 原始内容存档于2017 03 01 中文 23 0 23 1 刘斌 电解食盐水的电极反应式该怎么写 江苏教育 1989 10 1 ISSN 1005 6009 中文 使用 accessdate 需要含有 url 帮助 参见 编辑化合物 非电解质 离子化合物 共价化合物 高分子电解质外部链接 编辑electrolyte mixtures 页面存档备份 存于互联网档案馆 multicomponent electrolyte diffusion 页面存档备份 存于互联网档案馆 viscosity of strong electrolytes 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 电解质 amp oldid 76157046, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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