電解液及び非電解液

溶液中で物理的または化学的に変化し、電気を通すイオンを生成する物質を電解質といいます。 物質が溶液中でイオンを生成する場合、もし化合物の解離が 100% の場合、その物質は強電解質です。 完全な解離は、 1 つの矢印で示されます。 たとえば、水溶液中の塩化ナトリウムなどの水溶性イオン化合物は、ナトリウムイオンおよび塩化物イオンに解離します。

他の強電解質の例としては、 1族 と 2族 の金属の水酸化物や、 HCl や HNO₃ などの強酸があります。

物質のごく一部のみがイオンに解離する場合、つまり化合物が溶液中で部分的に解離した場合、弱電解質と呼ばれます。 部分的な解離は、両矢印で示されます。 たとえば、酢酸などの弱酸は、酢酸イオンやヒドロニウムイオンを供給するために水中で部分的にイオン化されます。

弱電解質の他の例としては、 AgCl や PbCl₂ などの不溶性塩や、アンモニアなどの弱い塩基が挙げられます。

イオンと双極子と呼ばれる分子との間の静電引力は、イオン双極子相互作用と呼ばれ、水中でのイオン化合物の溶解において重要な役割を果たします。 イオン化合物が水に溶解すると、固体のイオンは分離され、溶液中で均一に分散します。これは、水分子がイオンを囲み、溶かして、イオン間の強い静電力を低減するためです。

共有結合を持つ化合物の溶液が電気を通すのは、溶質分子が溶媒と化学反応してイオンを生成するからです。 例えば、純粋な塩化水素は、共有結合 HCl 分子で構成されるガスです。 このガスにはイオンが含まれていません。 しかし、 HCl の水溶液は非常に優れた導体であり、溶液内のイオンの濃度がかなり高いことを示しています。

HCl は酸であるため、その分子は水と反応し、 H+ イオンを移動してヒドロニウムイオン（H₃O⁺）と塩化物イオン（ Cl ⁻）を形成します。

この反応は本質的に HCl （強い電解液）に対して 100% 完了します。 同様に、一部しか反応しない弱酸と塩基は、水に溶解したときに比較的低濃度のイオンを生成し、弱電解質に分類されます。

水に溶解したときにイオンを生成しない物質は、非電解質と呼ばれます。 そのような物質は、水分子に囲まれた中性分子として溶液中に溶解されます。 例えば、スクロースのような分子化合物は、そのままの分子として水中で溶解します。

要約すると、物質を含む水溶液の電気伝導度を測定することで、物質が強、弱、または非電解物質であると識別できる可能性があります。 電気を通すには、物質に自由に移動できる電荷のある種が含まれている必要があります。 最もよく知られているのは、金属線を介した電気の伝導です。この場合、可動部は電子です。 溶液にイオンが含まれている場合は、イオン濃度が上昇するにつれて導電率が上昇することがあります。 溶液に浸された電極に電圧を印加して、溶存イオンの相対濃度を評価できます。回路に含まれる電球の明るさを観察して、電気的電流を定性的に測定するか、電流を測定することで定量的に測定する、どちらの方法でも評価できます。  

本文は Openstax, Chemistry 2e, Section 11.2: electroytes から引用しています。