【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的備注。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。

第四章電離學(xué)說

§4-1電解質(zhì)和電解質(zhì)的電離

【01】在前一章里，我們學(xué)習(xí)了有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的初步知識。我們知道，物質(zhì)的一切性質(zhì)，歸根到底，都是由它們的結(jié)構(gòu)決定的。掌握了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識，就能從本質(zhì)上來了解物質(zhì)的性質(zhì)。

【02】下面我們再來研究一下物質(zhì)的導(dǎo)電性，以及它和物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

電解質(zhì)和非電解質(zhì)

【03】試驗物質(zhì)導(dǎo)電性的裝置如圖4·1所示。

【04】取燒杯一只，另取圓形木板一塊，木板比燒杯口略大些，中開兩孔，各插石墨棒一根。石墨棒上各連出一根金屬導(dǎo)線，其中一根直接與插頭相連接，另一根則通過一個燈泡后再與插頭相連接。試驗時，先把要試驗的物質(zhì)（固態(tài)的、液態(tài)的或水溶液）放入燒杯內(nèi)，使石墨棒的下端插入其中，然后把插頭和電源相連接。如果燈泡發(fā)亮，表示試驗的物質(zhì)能夠?qū)щ?；如果燈泡不亮，說明試驗的物質(zhì)不易導(dǎo)電。

【05】各種物質(zhì)導(dǎo)電性的試驗結(jié)果，如下面的表4·1所示：

【氯化鈉的熔點是805℃；氫氧化鈉的熔點是328℃】

【06】從上表可以看出：干燥的鹽類（例如氯化鈉）、堿類（例如氫氧化鈉）在固態(tài)時雖然不能導(dǎo)電，但在熔融狀態(tài)或溶解于水所成的溶液都能導(dǎo)電；無水的酸（例如純硫酸）在液態(tài)時雖然不能導(dǎo)電，但它們的水溶液能夠?qū)щ姡徽崽?、酒精、純水則不論是固態(tài)、液態(tài)或者是它們的水溶液都不能導(dǎo)電【這里所講的不能導(dǎo)電”，確切地說應(yīng)該是“幾乎不能導(dǎo)電”。在后面將會學(xué)習(xí)到，它們并不是絕對不能導(dǎo)電，只是導(dǎo)電能力極其微弱，不能使導(dǎo)電性試驗器的燈泡發(fā)亮罷了】。

【07】在化學(xué)上，把在溶解或熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷奈镔|(zhì)叫做電解質(zhì)，不能導(dǎo)電的物質(zhì)叫做非電解質(zhì)。鹽類、堿類、酸類等都是電解質(zhì)，蔗糖、酒精以及大部分的有機(jī)化合物都是非電解質(zhì)。

電解質(zhì)的電離

【08】我們怎樣來解釋電解質(zhì)在一定條件下所表現(xiàn)出的導(dǎo)電性呢？我們知道，物質(zhì)導(dǎo)電是由帶電的微粒移動的結(jié)果（例如金屬導(dǎo)電是由于金屬體內(nèi)電子的移動）。根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論來看，電解質(zhì)的導(dǎo)電是由于它們分子里（或在溶解過程里產(chǎn)生出來的）帶電的離子的移動。

【09】鹽類、堿類大多都是離子化合物(§3-4)【山注，2-3-04，傳送門CV21563958】，它們的分子是由帶正電的陽離子和帶負(fù)電的陰離子所組成。例如，氯化鈉是由帶正電的鈉離子和帶負(fù)電的氯離子所組成；氫氧化鈉是由帶正電的鈉離子和帶負(fù)電的氫氧根離子所組成等。

【10】酸類雖不是離子化合物，它們分子里原來也不含有離子，但它們分子里的共價鍵有很強(qiáng)的極性（§3-4）【山注，2-3-04，傳送門CV21563958】，即原子和原子（或原子團(tuán)）間的共用電子對，強(qiáng)烈地偏向于對電子吸引力較大的那個原子（或原子團(tuán)）。這種分子在受到某種外力作用（例如溶劑分子的作用）時，原來已經(jīng)偏得很厲害的共用電子對，有可能進(jìn)一步完全轉(zhuǎn)移給那個對電子具有較強(qiáng)吸引力的原子（或原子團(tuán)）。這時，分子也就分裂成為離子了。

【11】蔗糖、酒精等有機(jī)化合物分子里的共價鍵的極性一般是很弱的，即使在溶劑分子的作用下，這些物質(zhì)的分子仍然不能分裂成為離子，因此這類物質(zhì)沒有導(dǎo)電性。

【12】顯然，對于那些具有非極性鍵的非金屬單質(zhì)，例如氯氣、氧氣、氫氣等，它們的分子將更難分裂成為離子，因此它們更不可能會有導(dǎo)電性，它們都是非電解質(zhì)。

【13】但是，離子化合物不論在固態(tài)或液態(tài)時都含有離子，為什么它們在固態(tài)時不能導(dǎo)電，而一定要在液態(tài)（熔融狀態(tài)）或溶解于水時才有導(dǎo)電性呢？

【14】原來在固態(tài)的離子化合物里，陽離子和陰離子是一個一個相間地、很有規(guī)律地排列著的。在陽離子和陰離子間存在著一種強(qiáng)烈的吸引力（即靜電引力），使得這些離子不能自由移動。當(dāng)固態(tài)的離子化合物受熱熔化時，原來排列得很整齊的陽離子和陰離子，變得雜亂起來，離子間相互作用的力有一部分被抵消了；同時由于溫度升高，離子的活動也加強(qiáng)了，它們在熔液里能夠比較自由地移動【這里講的是熔液，不是溶液。熔液就是熔融狀態(tài)下的液體】。

【15】另外，當(dāng)固態(tài)的離子化合物溶解于水時，由于水分子的作用，晶體表面上的離子和晶體內(nèi)部的離子之間的引力大為減弱，在水分子的吸引下，晶體表面上的離子逐漸進(jìn)入溶液（溶解）。在溶液里，每一個離子的周圍，都被若干個水分子所包圍，稱為“水合離子”。這種“水合離子”也能夠在溶液里比較自由地運動。

【16】由此可以看出，離子化合物在固態(tài)時不能導(dǎo)電，是由于固態(tài)離子化合物里的離子不能自由移動的緣故。因此，物質(zhì)里含有離子，并不能就斷定這種物質(zhì)一定具有導(dǎo)電性；只有當(dāng)物質(zhì)里含有的離子（或水合離子）是能夠在熔液（或溶液）里自由移動時，才有導(dǎo)電的性質(zhì)。換句話說，電解質(zhì)的導(dǎo)電性是電解質(zhì)里的能夠自由移動的離子（簡稱自由離子）的性質(zhì)。

【17】前已述及，具有強(qiáng)極性鍵的化合物，例如酸類溶解于水時，由于水分子的作用，它們的分子分裂成為帶電的離子，這種離子也是以自由離子的形式存在于溶液中的，因此它們的溶液也具有導(dǎo)電性。

【18】電解質(zhì)溶解于水或受熱熔化時產(chǎn)生自由離子的過程，叫做電離。電解質(zhì)的導(dǎo)電性是電解質(zhì)電離的結(jié)果；非電解質(zhì)不能電離，因此非電解質(zhì)沒有導(dǎo)電性。

習(xí)題4-1

1、什么叫做電解質(zhì)？什么叫做非電解質(zhì)？各舉三例。電解質(zhì)和非電解質(zhì)在分子結(jié)構(gòu)上有什么不同？

2、為什么鹽酸溶液能夠?qū)щ?，而液態(tài)的氯化氫卻不能導(dǎo)電？

3、為什么液態(tài)的無水醋酸不能導(dǎo)電，而液態(tài)的（即熔融狀態(tài)的）氫氧化鈉卻能夠?qū)щ姡?/p>

4、為什么固態(tài)的食鹽不能導(dǎo)電，而液態(tài)的（即熔融狀態(tài)的）食鹽和食鹽的水溶液都能夠?qū)щ姡?/p>

5、為什么液態(tài)的氯不能導(dǎo)電，而氯氣溶解于水所成的氯水卻能夠?qū)щ姡?/p>

6、根據(jù)各類物質(zhì)的導(dǎo)電性，在下表的空格里，分別填入“能導(dǎo)電”或“不導(dǎo)電”：

7、什么叫做電離？離子化合物和強(qiáng)極性化合物在水溶液里電離的過程各是怎樣的？