电解质

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强电解质（strong electrolyte）是在水溶液中或熔融状态中几乎完全发生电离的电解质，完全电离，不存在电离平衡。弱电解质（weak electrolyte）是在水溶液中或熔融状态下不完全发生电离的电解质。强弱电解质导电的性质与物质的溶解度无关。 
强电解质
一般有：强酸、强碱，活泼金属氧化物和大多数盐，如：硫酸、碳酸钙、硫酸铜等。 
弱电解质
一般有：弱酸、弱碱，少部分盐，如：醋酸、一水合氨（NH3·H2O）、醋酸铅、氯化汞。另外，水是极弱电解质。 
电解原理
电解是使电流通过电解质溶液或熔融状态的电解质，而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。这一过程是将电能转变为化学能的过程。电解的条件是外加电源、电解质溶液或熔融的电解质、闭合回路。 
例如，水的电解，电解槽中阴极为铁板，阳极为镍板，电解液为氢氧化钠溶液。通电时，在外电场的作用下，电解液中的正、负离子分别向阴、阳极迁移，离子在电极-溶液界面上进行电化学反应。在阳极上进行氧化反应，在阴极上进行还原反应。 
水的电解就是在外电场作用下将水分解为H2（g）和O2（g）。电解是一种非常强有力的促进氧化还原反应的手段，许多很难进行的氧化还原反应，都可以通过电解来实现。例如：可将熔融的氟化物在阳极上氧化成单质氟，熔融的锂盐在阴极上还原成金属锂。电解工业在国民经济中具有重要作用，许多有色金属和稀有金属的冶炼及金属的精炼，基本化工产品的制备，还有电镀、电抛光、阳极氧化等，都是通过电解实现的。 
影响因素
决定强、弱电解质的因素较多。有时一种物质在某种情况下是强电解质，而在另一种情况下，又可以是弱电解质。下面从键型、键能、溶解度、浓度和溶剂等方面来讨论这些因素对电解质电离的影响。 
（1）键型
电解质的键型不同，电离程度就不同。已知典型的离子化合物，如强碱和大部分盐类，在极性水分子作用下能够全部电离，导电性很强，我们称这种在水溶液中能够完全电离的物质为强电解质。而弱极性键的共价化合物，如弱酸、弱碱和少数盐类，在水中仅部分电离，导电性较弱，我们称这种在水溶液中只能部分电离的物质为弱电解质。所以，从结构的观点来看，强、弱电解质的区分是由于键型的不同所引起的。但是，仅从键型强弱来区分强、弱电解质是不全面的，强极性共价化合物也有属于弱电解质的情况，HF就是一例。因此，物质在溶液中存在离子的多少，还与其他因素有关。 
（2）键能
相同类型的共价化合物由于键能不同，电离程度也不同。例如，HF、HCl、HBr、HI就其键能来说是依次减小的，它们分子内核间距的依次增大。从分子的键能依次减小来看，HF的键能最大，分子结合得最牢固，在水溶液中电离最困难。再加上HF分子之间由于形成氢键的缘故而有缔合作用，虽然在水分子的作用下一部分HF离子化，离解为H3O和F，但离解出来的F-很快地又和HF结合成为HF2、H2F3、H3F4等离子。在1 mol/L HF溶液中，F仅占1%，HF2占10%，而大部分都是多分子聚合的离子：HF2、H2F3、H3F4，这样就使HF成为一种弱酸，而HCl、HBr、HI都是强酸。从HCl→HI，它们分子内的核间距依次增大，键能依次减小，所以它们的电离度逐渐略有所增大。但是，仅从键能大小来区分强、弱电解质也是片面的，有些键能较大的极性化合物也有属于强电解质的情况。例如，H-Cl的键能（431.3 kJ/mol）比H-S的键能（365.8 kJ/mol）大，在水溶液中HCl却比H2S容易电离。 
（3）溶解度
电解质的溶解度也直接影响着电解质溶液的导电能力。有些离子化合物，如BaSO4、CaF2等，尽管它们溶于水时全部电离，但它们的溶解度很小，使它们的水溶液的导电能力很弱，但它们在熔融状态时导电能力很强，因此仍属强电解质。 
（4）浓度
电解质溶液的浓度不同，电离程度也不同。溶液越稀，电离程度越大。因此，有人认为如盐酸和硫酸只有在稀溶液中才是强电解质，在浓溶液中，则是弱电解质。由蒸气压的测定知道10 mol/L的盐酸中有0.3%是共价分子，因此10 mol/L的盐酸中HCl是弱电解质。通常当溶质中以分子状态存在的部分少于千分之一时就可认为是强电解质，当然在这里“强”与“弱”之间是没有严格界限的。 
（5）溶剂
溶剂的性质也直接影响电解质的强弱。对于离子化合物来说，水和其他极性溶剂的作用主要是削弱晶体中离子间的引力，使之解离。根据库仑定律，离子间的引力为： 
式中，k为静电力常量，Q1、Q2为离子的电量，r为离子间距离，ε为溶剂的介电常数。从上式可以看出，离子间引力与溶剂的介电常数成反比。水的介电常数ε=81，所以像LiCl、KCl这些离子化合物，在水里易于电离，表现出强电解质的性质。而乙醇和苯等介电常数较小（乙醇ε=27，苯ε=2），离子化合物在其中难于电离，表现出弱电解质的性质。 
因此，弱电解质和强电解质，并不是物质在本质上的一种分类，而是由于电解质在溶剂等不同条件下所造成的区别，彼此之间没有明显的界限。 
判断方法
电解质和非电解质的区别：
电解质是在水溶液或熔融状态下可以导电的化合物；非电解质是在水溶液和熔融状态下都不能导电的化合物。单质、混合物不管在水溶液中或熔融状态下是否能够导电，都不是电解质或非电解质。如所有的金属既不是电解质，也不是非电解质。因它们并不是化合物，不符合电解质的定义。 
1、是否能电离（本质区别）：电解质是在一定条件下可以电离的化合物，而非电解质不能电离。 
2、常见物质类别：电解质一般为酸、碱、盐、典型的金属氧化物和某些非金属氢化物。非电解质通常为非金属氧化物、某些非金属氢化物和绝大多数有机物。 
3、化合物类别：电解质为离子化合物和部分共价化合物，非电解质全部为共价化合物。 
应用
电解质在人体中的作用及平衡调节
电解质在人体中具有重要作用。水和电解质广泛分布在细胞内外，参与体内许多重要的功能和代谢活动，并且电解质对正常生命活动的维持起着非常重要的作用。人体内电解质分布情况是这样的：在正常人体内，钠离子占细胞外液阳离子总量的92%，钾离子占细胞内液阳离子总量的98%左右。钠、钾离子的相对平衡，维持着整个细胞的功能和结构的完整。水、电解质代谢紊乱可使全身各器官系统，特别是心血管系统、神经系统的生理功能和机体的物质代谢发生相应的障碍，严重时常可导致死亡。 
水、电解质的平衡，受神经系统和某些激素的调节，而这种调节又主要是通过神经特别是一些激素对肾处理水和电解质的影响而得以实现的。 
1、维持体液渗透压和水平衡
钠离子、氯离子是维持细胞内液渗透压的主要无机盐离子。正常人体细胞内、外液渗透压基本相等，由此维持细胞内、外液水的动态平衡。 
2、维持体液的酸碱平衡
体液电解质组成缓冲对调节酸碱平衡。 
3、维持神经、肌肉的应激性
神经、肌肉的应激性需要体液中一定浓度和比例的电解质来维持。当钠离子、钾离子过低时，神经肌肉应激性降低，可出现四肢无力甚至麻痹；钙离子、镁离子过低时，神经、肌肉应激性增高，可出现手足抽搐。 
4、维持细胞正常的物质代谢
多种无机离子作为金属酶或金属活化酶的辅助因子，在细胞水平对物质代谢进行调节。 
固体电解质应用
和液态电解质相比，固体电解质的特点在于能够具有一定的形状和强度，而且由传导机理所决定，通常其传导离子比较单一，离子传导性具有很强的选择性。因此，它的应用往往也体现出这些特点。应用方面大致有： 
1、用于各种化学电源，如高能密度电池，微功率电池，高温燃料电池等； 
2、用于各种电化学传感器，如控制燃烧的氧传感器，用于环保的气体传感器，用于金属熔炼的定氧测头等等； 
3、用于制作各种电化学器件，如积分元件，微库仑计，计时元件，记忆元件等； 
4、用于电化学催化，如对碳氢化合物的加氢反应等； 
5、用于物质分离和提纯，如金属钠的提纯，氧的分离等； 
6、做成离子选择电极，用于物理化学研究，如活度测定、扩散系数测定等； 
7、用作发热元件。 
高分子电解质的应用
1、絮凝剂
高分子电解质具有絮凝作用，是有效的高分子絮凝剂，其带电部位能中和胶体粒子电荷，破坏胶体粒子在水中稳定性，促使其碰撞，通过高分子长链架桥把许多细小颗粒缠结在一起，聚集成大粒子，从而加速沉降。其絮凝和沉降速度快、污泥脱水效率高，对某些废水的处理有特效。高分子电解质的絮凝能力，比无机絮凝剂如明矾、氯化铁等大数倍至数十倍，而且具有许多无机絮凝剂所没有的独特性能。 
2、在造纸工业的应用
随着合成高分子工业的发展，高分子电解质作为造纸助剂在造纸工业中的应用日益广泛，并发挥重要作用。例如，季镂化聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、聚乙烯亚胺等可用作干湿增强剂，以提高纸张的干湿强度；羧甲基纤维素、阳离子淀粉是纸张表面的施胶剂，同时亦可增加填料及增白剂的留着率；阳离子聚丙烯酰胺可絮凝沉降水中悬浮的微细纤维，具有絮凝捕集作用，以达到回收纸机排放水中流失的纤维素和填料及澄清水的目的。 
3、在石油工业的应用
用做黏土稳定剂、压裂添加剂的聚合物、缓蚀剂等等。 

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