英國化學家尼柯爾森和卡裡斯爾最先發現溶液具有導電性

2021-01-07 初中化學大師

電離是否需要電?自1799年義大利物理學家伏特發明電池以後,英國化學家尼柯爾森和卡裡斯爾最先發現溶液具有導電性。他們把兩根鉑絲的--端放在不是很純的水中,而把兩根鉑絲的另- -端 連接電池的兩極,發現兩極上都有氣體出現,據檢驗負極.上是氫氣,正極上是氧氣。這是他們在1800年發表的實驗結果。接著,他們電解酸、鹼、鹽溶液,也得到同樣的結果。

人們感到奇怪的是,為什麼氫氣和氧氣會出現在不同的電極。

後來,英國化學家法拉第將分解前的物質稱為電解質,把電流進入溶液的極叫做陽極,把電流從溶液出來的極叫做陰極。他認為,在溶液中電流是由帶電荷的分解物運送前進的。他把這樣的運輸物叫做離子。意思是說這種物質是用電分解出來的。其中帶正電荷向陰極移動的離子叫做陽離子;帶負電荷向陽極移動的離子叫做陰離子。但是離子是如何產生的,是什麼樣的,有什麼性質,法拉第也說不清楚。其他如法國化學家希託夫和柯爾勞希都研究過離子在溶液中的遷移,他們也都認為離子是通電流後產生的。此後很長時期內,科學界普遍贊同法拉第的觀點,認為溶液中「離子是在電流的作用下產生的」。

1880年,法國物理學家拉烏爾研究稀溶液的依數性。所謂「依數性」顧名思義是依賴於數量的性質,是說溶液的某些性質與溶質的粒子數多少有關,與溶質本性無關。稀溶液中溶劑的蒸汽壓下降、凝固點降低、沸點升高及滲透壓等的數值均與稀溶液中所含溶質的數量有關,這些性質都稱為稀溶液的依數性。

在一定溫度下,如果把一.種非揮發性、非電解質的溶質,溶於一種具有揮發性的溶劑中,所形成的溶液的蒸汽壓比純溶劑的蒸氣壓低,溶液的蒸汽壓與該溶液中溶劑的物質的量分數成正比,而與溶質的種類無關,因此當溶液中溶質含量增加時,蒸氣壓便下降得更多。拉烏爾據此提出了著名的拉烏爾定律:「在某- -溫度 下,稀溶液的蒸汽壓等於純溶劑的蒸汽壓乘以溶劑的物質的量分數。」這個定律廣泛應用於蒸餾和吸收等過程的計算中。

溶液蒸汽壓下降會引起溶液沸點升高和凝固點下降。對於難揮發非電解質的稀溶液,既然蒸汽壓下降和溶液的物質的量濃度成正比,這類溶液的沸點升高和凝固點下降也應該和溶液的物質的量濃度有聯繫。

因為沸點是指液體(純液體或溶液)的蒸汽壓與外界壓力相等時的溫度。對於難揮發溶質的溶液,由於蒸汽壓下降,要使溶液蒸汽壓達到外界壓力,就得使其溫度超過純溶劑的沸點,所以這類溶液的沸點總是比純溶劑的沸點高,這種現象稱為溶液的沸點升高,溶液濃度越大, 沸點升高越多。

凝固點是物質的液相和固相建立平衡的溫度。達到凝固點時,液、固兩相的蒸汽壓必定相等,否則兩相不能共存。純水的凝固點為0°C,這時水和冰的蒸汽壓均為610.6 Pa。溶液凝固點是指從溶液中開始析出溶劑晶體時的溫度。對於水溶液,溶劑固相即純冰。由於溶液蒸汽壓下降,當0°C時,冰的蒸汽壓仍為610.6 Pa,而溶液蒸汽壓必然低於610.6 Pa, 這樣,溶液和冰就不能共存,只有在0°C以下的某個溫度時,溶液蒸汽壓才能和冰的蒸汽壓相等,這時的溫度才是溶液的凝固點,所以溶液的凝固點總是比純溶劑的低,這種現象稱為凝固點下降。溶液濃度越大,蒸汽壓下降越多,凝固點下降也越多。在同一溶液中,隨著溶劑不斷結晶析出,溶液濃度將不斷增大,凝固點也將不斷下降。

拉烏爾在研究過程中發現,以上規律只對非揮發性、非電解質形成的稀溶液適用。對於酸、鹼和鹽這樣的電解質稀溶液,它們凝固點下降的數值比相同物質的量濃度的非電解質稀溶液的高,似乎可以解釋為酸、鹼、鹽溶液中的溶質質點數比相同物質的量的非電解質溶液中的溶質質點數要多。由此他得出了初步的結論:「溶液中的酸、鹼、鹽分子可能像氣體的離解一樣,也有某種程度的離解。」也就是說,「測定凝固點的水溶液並未通過電流,但鹽分子依舊離解了」。

但是拉烏爾的這一猜測並沒有引起科學界的重視。

相關焦點

  • 約翰·道爾頓英國化學家、物理學家、近代化學之父
    約翰·道爾頓(John Dalton,1766-1844)英國化學家、物理學家、近代化學之父。1766年9月6日生於坎伯雷,1844年卒於曼徹斯特。道爾頓(北京)教育科技研究院是國際道爾頓教育協會中國唯一授權機構。約翰·道爾頓(John Dalton,1766-1844)英國化學家、物理學家、近代化學之父。
  • 化學家—波義耳
    同時,科學家也有很多疑惑,他們也想向別人請教、討論,有了新發現,他們也想與別人分享、交流。這樣,到了17世紀40年代,英國牛津的一些科學家就經常在一起討論科學問題,他們自己給這個討論組織起了個名字:哲學學會。這個由科學家組成的小團體,個人的科學水平自然也有高有低。
  • 盤點世界上成就最高的十位化學家
    1903年,居裡夫婦和貝克勒爾由於對放射性的研究而共同獲得諾貝爾物理學獎 ,1911年,因發現元素釙和鐳再次獲得諾貝爾化學獎,因而成為世界上第一個兩獲諾貝爾獎的人。居裡夫人的成就包括開創了放射性理論、發明分離放射性同位素技術、發現兩種新元素釙和鐳。在她的指導下,人們第一次將放射性同位素用於治療癌症。由於長期接觸放射性物質,居裡夫人於1934年7月3日因惡性白血病逝世。
  • 超輕石墨烯和陶瓷超材料具有高強度導電性和隔熱性能
    一種新型的輕量級,阻燃和超彈性的「超材料」已被證明具有高強度,導電性和隔熱性能,表明從建築物到航空航天的潛在應用。該複合材料將稱為氧化鋁的陶瓷納米層與石墨烯結合在一起,石墨烯是極薄的碳片。儘管陶瓷和石墨烯都很脆,但是這種新型超材料具有蜂窩狀微觀結構,可提供超彈性和結構堅固性。超材料具有納米級或十億分之一米級的特徵,圖案或元素,可為各種潛在應用提供新的特性。石墨烯在暴露於高溫下通常會降解,但是陶瓷具有很高的耐熱性和阻燃性,這些特性可用作飛機的隔熱罩。
  • 化學家們及其貢獻,包括諾貝爾獎的創立者
    他的主要貢獻是比較全面和細緻地發現和表述了元素的周期律,並預言一些當時尚未發現的元素及其主要性質。另外他還提出了溶液的水化理論,他的研究為建立溶液理論奠定了基礎。1860年他發現了氣體的臨界溫度。他在發現元素周期律方面獲得的偉大成就,受到全世界的普遍尊敬,當選為英國皇家學會等十多個外國科學學會的會員,以及劍橋大學等許多國家高等學府的名譽博士稱號。他的著作有《化學原理》等。
  • 【科研進展】化學家開發出新型納米材料,可變性具有生物醫學潛力
    【科研進展】化學家開發出新型納米材料,可變性具有生物醫學潛力 2021-01-12 07:00 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 具有軟陰離子晶格的高導電性抗鈣鈦礦
    由於鈣鈦礦化合物具有優異的導電能力等特性,正在被廣泛地測試和使用在各種技術中。它們可以由大量原子組合而成,公式為ABX3,其中A和B是帶正電的原子,X是帶負電的原子。最近,科學家們一直在研究被稱為抗鈣鈦礦的化合物,這些化合物將兩種帶負電的 "陰離子 "和一種帶正電的 "陽離子 "結合在一起,具有許多奇異的特性,包括超導性,以及與大多數材料不同的是,加熱後會收縮。
  • 水溶液的導電性與什麼因素有關?
    但在學習電的安全使用時,學習到:溼手或赤腳不要接觸開關、插座、插頭和各種電源接口;不要用溼布抹照明用具和電器設備。什麼情況下水能導電呢?老師說:純淨的水確實是不導電的,但由於自然界的水中溶有大量其他物質,因此生活中所用的水一般是能導電的。那麼,水溶液的導電性與什麼因素有關呢?於是我配製了食鹽水進行了以下實驗。
  • 化學發展的新時代,溶液理論的發展歷程
    絕大多數化學反應,包括生物體內的化學反應,都是在溶液中進行。因此對溶液的研究一直為化學家所注意。溶液理論的建立和研究物質的水溶液和生物膜的滲透現象有著直接的聯繫。早在十八世紀,人們已注意到溶質使水的冰點降低、沸點升高的現象。在前人已知溶液的冰點降低,沸點升高同溶質的分子量成正比的基礎上,1882年法國化學家拉烏爾總結出冰點下降與分子量關係的經驗公式。
  • 趣話化學史——化學家的誕生——波義耳和他的《懷疑派化學家》
    在研究中,中國的煉丹術士們發現了火藥的配方,西方鍊金術士賈比爾發現了硫酸、硝酸、鹽酸,並且發現了能溶解黃金的王水。賈比爾甚至還提出「凡是金屬,都是硫和汞構成」的一套鍊金理論。然而這些奇形怪誕的理論,都在公元1661年這一年終止,因為這一年,隨著一個名叫波義耳的《懷疑派化學家》一書的出版,標誌著化學這一科學學科的誕生,同時也意味著古老的鍊金術即將退出歷史舞臺。
  • 美發現兼具磁性和導電性的「超級原子」
    據物理網6月16日報導,美國科學家發現了一種同時具有磁性和導電性的「超級原子」。這種含有1個釩原子和8個銫原子的原子簇十分穩定,將來可能被用於製造下一代計算機的分子電子器件。該研究成果發表在近期的《自然·化學》雜誌網絡版上。
  • 為什麼具有單向導電性?
    廢話不多說,今天要給大家介紹的二極體沒有相對論那麼高大尚,當然也好理解,二極體專業解釋也是很難理解,這裡就不說了,說白了它就是一個單向導電性的器件,只允許電流由單一方向流過,與之相反的家裡使用比較多的銅導線就具有雙嚮導電性。
  • 科學家發現具有高導電性的電纜細菌,未來電子工程可能超乎想像
    勝華電纜,用「芯」製造光明最近來自歐洲的科學家發現了一種非常特殊的細菌,這種細菌竟然可以自己供電,而且還能通過電線輸送電流。據發現的科學家介紹,這是一種來自海洋的細菌,這種細菌具有導電纖維網絡,它的作用就如同勝華電纜生產的電纜中的銅芯作用類似,可實現輸送電流的功能。
  • 第4149回:無機化學之父戴維,電解狂魔電化學家
    電解了之前不能分解的苛性鹼,從而發現了鉀和鈉,後來又製得了鋇、鎂、鈣、鍶等鹼土金屬。他被認為是發現元素最多的科學家。1815年發明了在礦業中檢測易燃氣體的戴維燈。1820年當選英國皇家化學會主席。每天很早起床,早飯前從事2小時的閱讀和著寫,上午10時進入實驗室工作到下午4時,晚上是講座或各種社交活動。日復一日堅持下去。成績和榮譽沒有辜負勤奮的人,12年中戴維先後在電化學、建立酸的氫學說、發現碘元素、發明礦用安全燈、創製電弧燈等方面作出貢獻。1803年他被選為英國皇家學會會員,1807年出任皇家學會秘書,1820年被選為皇家學會會長。
  • 初三化學下冊,溶液的定義與溶液的特徵講解
    溶液的定義和特徵、溶液的凝固點、沸點、導電性是初中化學學習的重點內容,需要理解掌握。②溶液的穩定性溶液的穩定性:當不改變外界條件(溫度、溶劑和溶質的量)時,溶液長久放置,不會出現分層、沉澱等現象。③溶液的透明性溶液的透明性:指光線可以透過溶液;溶液的顏色與溶液的透明不同,無色溶液和有顏色的溶液都可以是透明的。
  • 盤點世界歷史最偉大的十位化學家,你都認識嗎?
    這些劃時代貢獻使得他成為歷史上最偉大的化學家之一。約翰.道爾頓約翰·道爾頓(John Dalton,1766年9月6日-1844年7月27日),英國化學家、物理學家。近代原子理論的提出者。他所提供的關鍵的學說,使化學領域自那時以來有了巨大的進展。 附帶一提的是道爾頓患有色盲症。這種病的症狀引起了他的好奇心。
  • 英國研究員尋找改善太陽能電池塗層中摻氟二氧化錫導電性的方法
    英國利物普大學的研究人員已經發現了限制摻氟二氧化錫導電性的因素,這可能會積極推動太陽能電池玻璃塗層的發展。利物浦大學的物理學家們已經確定了限制摻氟二氧化錫導電性的因素。研究人員發現,每兩個提供額外自由電子的氟原子中,就會有一個佔據了二氧化錫晶體結構中一個通常未被佔據的晶格位置。而每一個這種所謂的「間隙」氟原子都捕獲一個自由電子,從而變成負電荷。
  • 特斯拉研發新型鋁合金 具有強度高、導電性強的特點
    特斯拉研發新型鋁合金 具有強度高、導電性強的特點 來源:快科技 • 2020-02-12 12:12:35 對於特斯拉來說,他們希望通過在材料入手,從而減輕車的重量,同時也不要以失去安全性為前提。
  • 英國研究人員尋找改善太陽能電池塗層中摻氟二氧化錫導電性的方法
    利物浦大學的物理學家們已經確定了限制摻氟二氧化錫導電性的因素。研究人員發現,每兩個提供額外自由電子的氟原子中,就會有一個佔據了二氧化錫晶體結構中一個通常未被佔據的晶格位置。而每一個這種所謂的「間隙」氟原子都捕獲一個自由電子,從而變成負電荷。這使電子密度降低了一半,也導致了剩餘自由電子散射的增加,進而導致了氟摻雜二氧化錫的低導電率。