導電率対濃度

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著者: Laura McKinney
作成日: 5 4月 2021
更新日: 1 5月 2024
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170 教学录像 电解质溶液的导电现象 2 复旦大学 物理化学
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一杯の塩水を見ると、電気を通す可能性があるとは思わないかもしれませんが、そうです!塩水のようなイオン性溶液とその導電率との関係は、その濃度とその溶液中で自由に動く荷電粒子の能力の関数です。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

溶解塩を含む溶液は、電流を運ぶことができる帯電粒子を溶液に放出するため、電気を伝導します。一般に、溶解した塩の量が増えると、塩溶液の導電率が上がります。ただし、導電率の正確な増加は、塩の濃度とその荷電粒子の移動度の関係によって複雑になります。

イオン化合物

化学者にとって、「塩」という用語は単純な食卓塩以上のものを指します。化合物のクラスとして、塩は金属と非金属で構成される化学物質です。金属は正電荷を帯び、陽イオンであるのに対し、非金属は負電荷を帯び、陰イオンです。化学者は、そのような塩をイオン化合物と呼びます。単に反対の電荷を帯びた金属と非金属の間の引力を指す静電相互作用は、イオン化合物を固体として保持します。

水中のイオン化合物

いくつかのイオン性化合物は水溶性です。つまり、水に溶解します。これらの化合物が溶解すると、解離するか、それぞれのイオンに分解します。食塩および塩化ナトリウムとも呼ばれる食卓塩は、ナトリウム(Na)イオンと塩化物(Cl)イオンに解離します。すべてのイオン化合物が水に溶解するわけではありません。溶解性ガイドラインは、化学者と学生に、どの化合物が溶解し、どの化合物が溶解しないかの一般的な理解を提供します。

物質の濃度

基本的に、濃度とは、単に一定量の水に溶解した物質の量を指します。科学者は、モル濃度、標準度、質量パーセント、百万分の一などの濃度を指定するためにさまざまな単位を使用します。ただし、濃度の正確な単位は、濃度が高いほど単位体積あたりの溶解塩の量が多いことを意味するという一般的な原則に引き継がれます。

電気伝導性

多くの人々は、純粋な水が実際には電気の貧弱な伝導体であることを知って驚いています。前の声明の関連用語は「純粋」です。事実上、川、湖、または海などの天然水源からの水は、溶解塩を含むため、導体として機能します。

優れた導体を使用すると、簡単に持続的に電流を流すことができます。一般に、優れた導体は、比較的可動性のある荷電粒子を持っています(自由に移動できます)。水に溶解した塩の場合、イオンは比較的高い移動度を持つ荷電粒子を表します。

伝導率と濃度

溶液の導電率は、電荷キャリアの数(イオンの濃度)、電荷キャリアの移動度、および電荷に依存します。理論的には、導電率は濃度に正比例して増加するはずです。これは、たとえば溶液中の塩化ナトリウムの濃度が2倍になった場合、導電率も2倍になります。実際には、これは当てはまりません。イオンの濃度と移動度は独立した特性ではありません。イオンの濃度が増加すると、移動度は低下します。結果として、導電率は、直接比例ではなく、濃度の平方根に対して線形に増加します。