電気が通る液体とは…？

Question

相談です。

・食塩水

・レモン水

は、液体の中に、電気が通ってますよね。

では、

・スポーツドリンク

は、どうなのでしょうか？

ちなみに

塩分は入ってます。(普通に)

htms42 · Accepted Answer

やってみればいいです。
乾電池と豆電球があれば分かります。

電解質が溶けていれば電気が流れるという回答が多いですね。
でも条件があります。

電気が通るというときには電圧が問題になります。
交流か直流かも問題になります。
電圧はいくらかを問題にしていない回答では無意識のうちにオームの法則が（近似的にしろ）成り立つような場面を想定しているのです。電圧が小さくなれば電流が小さくなるだけだと考えていることになります。ある電圧以下になると流れなくなるとは想定していないでしょう。

食塩水に電圧をかけると電流が流れると言います。
普通は乾電池を使いますね。乾電池１つだと１．５Ｖですから２つで３Ｖです。流れるでしょう。
でも電圧が０．３Ｖだとどうでしょう。０．０３Ｖだとどうでしょう。
電流が小さくなるのではなくて流れなくなります。

０．３Ｖ、０．０３Ｖの交流だとどうでしょう。
流れます。（電圧が低い場合、交流、直流で流れ方にハッキリとした違いが生じます。）

電解質溶液に直流電圧をかけた場合、電流が流れるということと電気分解が起こっているということとは同じ意味です。電気分解が起こるためには反応によって決まっている最低電圧以上の電圧が必要です。この電圧は濃度にも影響されます。

溶液の内部をイオンが移動しても電流は流れないのです。コンデンサーの充電状態になるだけです。電極表面で電子のやり取りが起こらないとだめです。電極表面で溶液内部にある物質との間での電子の移動が起こるときは電気分解が起こっていると言います。電子の移動を伴う化学反応は酸化・還元反応です。

コンデンサーに直流電圧をかけても電流は流れない、流れるとしたら充電電流だけであるというのは電磁気学の最初に出てくる内容です。ところがコンデンサ－に交流電圧をかけた場合には電流が流れます。電荷をゆすってやるだけです。イオンと電極の間で電荷の移動が起こっていなくても導線内部では電荷の移動が起こっていてもいいのです。

＃１に「水だけでも電流が流れるはずだ」と書かれています。
多分、水もわずかに電離しているのでそれに見合ったわずかな電流が流れるはずだという主張でしょう。
でもそのイオンが存在するということとそのイオンがその電圧で放電するということは別の事です。

空気中でも高電圧をかけると放電が起こります。電流が流れるのです。
必要な電圧の大雑把な目安は１ｃｍに付き１万Ｖです。１ｍｍに付き１０００Ｖですから１μｍに付き１Ｖです。これは溶液の中で電気分解が起こっている時の電極の近くでの電場勾配の大きさとほぼ同じ値です。
電池の起電力がたいてい１Ｖ～２Ｖの範囲にあるというのは電気分解に必要な限界電圧が１Ｖ～２Ｖの付近にあるという事の反映です。電流が流れる時に電解質が必要であるという事と、反応に関与する物質はその電解質の成分であるということは別の事です。反応に関与していなくても電解質が存在することで電場勾配が電極のすぐ近く（数μｍの距離）に限定されてしまうという事が起こります。外部から１Ｖの電圧をかければその電圧のほとんどすべては電極のごく近くにかかります。１μｍの範囲に１Ｖかかっていれば空気中での絶縁破壊と同じことが起こっていると考えてもいい内容になります。

電解質の濃度が小さくなると電場勾配はどんどん小さくなります。電極間の距離が１ｃｍで一様な電場勾配であるとすると１μｍに付き０．０００１Ｖです。こういう電場勾配では放電が起こりません。

これ以上の事は電気化学の専門家にお願いしたいです。

sailor · Answer

電気が通るかどうかは水に溶けている物質が電解質であるかどうかによってきまります。
酸性やアルカリ性をしめすものは電解質ですので電気を通しますし、中性の物でも食塩は電解質ですので水に溶けると電気を通すようになります。水に溶けたときにイオンという電気を持った状態（これを電離するといいます）になる物質が多いほど電気が通りやすくなります。スポーツドリンクはラベルを見ると（Na+とかCl-とかの符号がついたものがイオンです）わかるとおりたくさんのイオンを含んでいますので、電気ははよく流すでしょう。

厳密に言えば＃１の方が言われるように純粋な水でも完全に電気が流れないわけではありませんが、ここではそんなレベルのことを問題にしているのではなさそうなので、水に溶けている物質（溶質）が電離するかしないかで電気が流れるかどうかが決まると考えて良いでしょう。たとえば砂糖などは溶けても電離しませんので、濃い砂糖水を作っても電気は流れません。

nezusuke · Answer

ちょっと、難しいですが　電気が通るか通らないかは溶けている物質の性質に寄ります。
電解質（食塩など、イオンを生じるもの）が溶けていると電気は通ります。
が、非電解質（砂糖など）が溶けていても電気は通りません。
水の電気分解は習いましたか？
水に水酸化ナトリウムを加えますが　これも　水だけでは電気が流れないためです。

fjnobu · Answer

単に通るといっても、程度問題です。
通常、かなり純粋な水でも微量には電気は通ります。
不純物が多ければ、多いほど通る電気は大きくなります。

電気が通る液体とは…？

やってみればいいです。

電気が通るかどうかは水に溶けている物質が電解質であるかどうかによってきまります。

ちょっと、難しいですが 電気が通るか通らないかは溶けている物質の性質に寄ります。

単に通るといっても、程度問題です。

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ちょっと、難しいですが　電気が通るか通らないかは溶けている物質の性質に寄ります。