纯水到底导不导电?

纯水到底导不导电?

【从实验上说】:

关于纯水是否导电的问题,Nature在1894年就已经发表了一篇文章来讨论这个问题:

下面是论文的题目:

其中就提到:水的纯度可以由它的导电性所检测(导电性越差,水的纯度越高)

【从实验上说】:

在Lenntech网站上:

有这么一段话:

【从实验上说】:

如果对相关文献感兴趣,可以参考:

【从经典化学理论来说】:

由于纯水中水的平衡解离方程为:

而:

如果 都仅由 电解得到,那么 ,所以有:

如果将 (将水的活度作为参考浓度),那么:

这是一个很低的浓度。而由于水溶液中只有这两种离子,所以离子浓度低,电流的载体少,所以纯水的导电率低(但绝对不是0)。

【从微观理论上来看水的导电性】:

下面介绍两个从理论计算(都使用的是第一性原理分子动力学(AIMD)方法)的视角考察水的导电性的文章:

第一篇是:

其中水溶液的导电机理图为:

补充Grotthuss质子转移机理的一个动图(多顽皮的小质子):

最后所得到的纯水的电流-电压曲线为:

可以看出,当电压低于3V时,纯水几乎不导电(可以认为导电率为0)。但是当电压超过3V时,纯水开始显示出欧姆定律的样子。这点其实还是蛮神奇的,感觉纯水好像一个半导体,需要在一定电压上才有导电行为。当然,导电率也很小。文章所计算的导电率为:

下面一篇文章算是开脑洞吧:

同样也是考虑纯水,但是这里所研究的是水在星际物理中的行为:

有关相关的计算细节可以去看文章,下面只展示最重要的一幅图,即纯水的导电率与压力之间的关系:

可以看出,当压力到达一定程度时,即使是纯水的导电率也会是很高的。

所以,在问问题的时候,应该把问题问的足够精确。

或者当遇到不具体的问题时,就知道:这里面其实有不少可以讨论的事情。

总的来说,这是一个蛮有意思的问题。而且,可以发现在文献中的确有人在研究着各种各样很奇妙的问题。并不一定重要,但却很有趣。

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