[科普中国]-电离

电离有化学电离和物理电离之分。1化学上的电离是指电解质在水溶液或熔融状态下离解成带相反电荷并自由移动离子的一种过程。在水溶液电离有完全电离和不完全电离之分，强电解质在水溶液中完全电离，弱电解质在水溶液中呈现不完全电离。电离不同于电解，电离过程不需要通电，而电解是通电后，电解质溶液中阴阳离子向两极移动并发生氧化还原反应的过程，从这个意义上讲，电离是电解的前提和条件。2物理电离是指不带电的粒子在高压电弧或者高能射线等的作用下，变成了带电的粒子的过程。1

概述图引自3。

定义电解质在水溶液或熔融状态下离解成带相反电荷并自由移动离子的过程，2或不带电的粒子在高压电弧或者高能射线等的作用下，变成了带电的粒子的过程。1

阿伦尼乌斯的电离学说水的电解实验以及电解和导电度的问题研究始于1880年。1884年，法拉第在其《关于电的实验研究》一文中第一次使用“电解质”、“离子”等术语。当时普遍认为，只有外加电解电压时电解质才会分解为正负离子。到1884-1887年间，瑞典化学家阿伦尼乌斯连续发表有关论说。在《关于溶质在水中的离解》一文中阐述了电离学说的基本观点：（1）由于溶剂的作用，电解质在水中自动解离为带相反电荷的正负离子。（2）在水溶液中每一种电解质都是由（在电解意义上和化学意义上）离解了的分子和未离解的分子两部分组成，后者在稀释时继续离解，以致在无限稀释的溶液中只有离解了的分子存在。这篇论文的发表标志着电离理论的正式确立。阿伦尼乌斯电离理论，成为沟通物理学和化学的重要桥梁，促成了物理化学这门学科的确定和发展，也使整个化学的发展翻开了新的一页。2

相关概念电解质凡是在水溶液或熔融状态下能够解离成阳离子与阴离子而导电的化合物叫电解质。例如酸、碱、盐、活泼金属氧化物、过氧化物、氢化物等。在水溶液或熔融状态下都不能导电的化合物叫非电解质。电解质和非电解质的区别就在于溶于水或熔融状态下能否导电。2

离子化合物和某些具有极性的共价化合物在水溶液里全部电离为离子，没有分子存在，这样的电解质属于强电解质。强酸、强碱、大部分盐类都是强电解质。弱酸、弱碱、水等化合物在水溶液中部分电离成离子，存在电解质分子和离子之间的电离平衡，是弱电解质。电解质在溶剂中能否完全电离是区分强电解质和弱电解质的依据。2

电离平衡一定温度下，弱电解质溶液中当弱电解质分子电离成离子的速率与离子重新结合成分子的速率相等时，弱电解质分子和离子浓度不再改变的状态称为弱电解质的电离平衡。2

图片引自2。

电离度在一定温度下，一定浓度的弱电解质溶液中，弱电解质达到电离平衡时，已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分数，称作该电解质的电离度，用α表示。一般来说，在相同条件下，电解质越强，电离度越大，因此弱电解质的相对强弱，可用电离度的大小定量表示。2

电离常数在一定温度下，当弱电解质电离达到平衡时，电离的离子浓度的乘积与未电离的分子浓度的比值叫做该弱电解质的电离平衡常数，又称电离常数或离解常数，用Ki表示。2

分类电离有化学上的电离和物理上的电离之分。1

化学电离化学电离是指电解质在一定条件下(例如溶于某些溶剂、加热熔化等)，电离成可自由移动的离子的过程。在电离前可能是不含有离子(例如氯化氢)，也可能是尽管有离子，但是里面的离子不能自由移动(例如氯化钠固体)。1

化学电离又可分为完全电离和不完全电离（部分电离）。例如酸在水溶液中电离，生成水合氢离子和酸根离子。强酸完全电离，弱酸部分电离。在弱酸溶液中，始终存在未电离的弱酸分子与电离出的氢离子和酸根离子之间的平衡。2

物理电离物理电离是指不带电的粒子在高压电弧或者高能射线等的作用下，变成了带电的粒子的过程。例如地球的大气层中的电离层里的粒子就属于这种情况。电离层中的粒子在宇宙中的高能射线的作用下，电离成了带电的粒子。物理电离的方式有高温、电场与高能辐射。1

元素的电离能在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种状态叫基态。某元素的处于基态的一个气态原子失去一个电子形成一个+1价的气态阳离子时所需要的能量，叫作这种元素的第一电离能，用I1表示。使某元素的一个+1价的气态阳离子失去一个电子形成一个+2价的气态阳离子时所需的能量，叫作这种元素的第二电离能，用I2表示。依此类推，还有元素的第三电离能、第四电离能等，通常所说的电离能一般指第一电离能。电离能的大小可以用来衡量元素的原子失电子的难易程度，电离能越小，失电子越容易，金属性越强。一般地，同一元素随着原子失去电子数的增加，失电子越来越难，因此同一元素的各级电离能依次升高。5

电离辐射电离辐射，是指能直接或间接引起物质原子电离的辐射，是原子以电磁波或粒子形式传递时所释放的一种能量。早在1895年11月德国物理学家伦琴发现了一种看不见但能穿透物质的射线，称为X射线，X射线被发现后不久即在医学中得到应用。1896年3月，法国科学家贝克勒尔发现铀元素能发射出一种不可见的具有穿透力的辐射，能使空气电离和胶片感光。1898年7月，居里夫妇首次从沥青铀矿中提炼出一种新元素，命名为钋(Po)，同年12月又成功分离出另一种新元素镭(Ra)，并提出了一个新名词“放射性”。在核事业发展的早期，用于研究和应用的辐射源主要是来自自然界的放射性物质，如可支撑γ射线源的镭、可制成中子源的镭-铍混合物等，并通常被封装在小容器内，以达到使用安全和操作方便的目的。此后，随着核反应堆的发展，出现了人工放射性核素，辐射源的种类及其应用日益繁多，使用量也不断增加。目前，核技术已广泛应用于国防、科研、工业、农业、医学、通讯、交通、环保、资源开发和科学研究等各个领域，对促进人类文明建设发挥了不可替代的作用。4

本词条内容贡献者为:

包申旭 - 教授 - 武汉理工大学