哪种水导电
同样两根碳棒、一盒电池、一只小灯泡：蒸馏水里灯不亮，放进盐，灯亮了。
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蒸馏水，灯不亮
两根碳棒插在蒸馏水里，经过一只小灯泡接到 6 伏电池上。灯不亮。水看起来什么也没挡住，电却过不去。
纯水几乎不导电，但不是完全不导电：25 °C 时，它的电导率只有 0.055 µS/cm。水分子里只有极少数会分成氢离子和氢氧根，十亿个里约有两个会这样。
放在空气里的蒸馏水会溶进二氧化碳，电导率升到约 1 µS/cm。本页的模型里，碳棒之间的这种水约有 36 万欧的电阻，电流只有约 0.012 毫安，灯丝热不起来。
纯水 0.055 µS/cm（25 °C）· 放在空气里约 1 µS/cm · 本页模型：约 0.012 毫安，灯不亮
放进盐
往同样的蒸馏水里放盐。盐粒一边往下沉一边溶开，灯丝先发红，接着亮起来。
按本页的模型，在 20 °C、每 100 克盐水里有 6 克盐时，电导率约 81 mS/cm，是放在空气里的蒸馏水的八万多倍。两根碳棒之间的电阻降到约 4.4 欧，电流约 270 毫安，灯发出的光约是额定亮度的一半。
碳棒上冒出细小的气泡：负极上是氢气，正极上是氯气和氧气。电流穿过盐水，电极上就一直有反应；工厂里正是这样用电把盐水拆成氯气、氢气和烧碱，见“用电拆开盐水”一页。
6% 盐水（20 °C）约 81 mS/cm · 电流约 270 毫安 · 灯约半亮（本页模型）
搬电荷的是离子
食盐是钠离子和氯离子排成的晶体。放进水里，水分子围上去，把离子一个个拉开、包住，写成式子是 NaCl → Na⁺ + Cl⁻。这些带电的离子能在水里自由地走动。
接上电池，两根碳棒一正一负。带正电的钠离子朝负极漂，带负电的氯离子朝正极漂。英国皇家化学会的教学资料写道：溶液里导电的，是正离子和负离子的移动。
导线里走的是电子，但电子并不从碳棒游进水里。在碳棒表面，电子靠化学反应交接：负极把电子交给水，放出氢气；正极从氯离子和水那里拿走电子，放出氯气和氧气。旁边的圆圈放大了碳棒之间几纳米宽的一小片水；为了看清方向，离子漂得比实际快得多。
NaCl → Na⁺ + Cl⁻ · 正离子去负极，负离子去正极 · 导线里是电子，水里是离子
离子漂得很慢
离子漂得很慢：在每厘米 1 伏的电场里，一个钠离子每秒只走约 5.2 微米，氯离子约 7.9 微米；钠离子走完 1 厘米要约 32 分钟。
灯却是一接通就亮。两根碳棒之间到处都是离子，电场一建立，它们一起开始漂，不必等哪一个从一头走到另一头。
氢离子快得多，每秒约 36 微米，是钠离子的 7 倍。英国皇家化学会的说法是：水合氢离子自己不必挪动，它多出来的那个氢在相邻的水分子之间像传包裹一样传过去。所以同样浓度的盐酸比盐水导电好得多。
每厘米 1 伏：Na⁺ 5.2 · Cl⁻ 7.9 · H⁺ 36 微米每秒 · Na⁺ 走 1 厘米约 32 分钟
强、弱和不导电
同样把 2 克东西溶进 98 克水里，换着试。按本页的模型：盐酸约 296 毫安，灯接近额定亮度；盐水约 203 毫安，灯只有额定亮度的 8% 左右；醋酸约 9.5 毫安，灯丝不亮；糖水约 0.012 毫安，和蒸馏水一样。
区别在于溶进去以后有多少变成了离子。食盐和氯化氢在稀溶液里几乎全部变成离子，叫强电解质；醋酸只有一小部分电离，叫作弱电解质；在 0.1 摩尔每升时约有 1.33% 电离，每 100 毫升含 5 克醋酸的醋只有约 0.46%。蔗糖溶进水里还是完整的分子，叫非电解质，不产生离子。
所以醋是导电的，只是电流太小，热不起这只灯泡的灯丝：约 14 毫安，是 6% 盐水的二十分之一左右。摩尔数相同时，食盐给出的离子比醋多约 216 倍。
同为 2%（本页模型）：盐酸 296 毫安 · 盐水 203 毫安 · 醋酸 9.5 毫安 · 糖水 0.012 毫安
盐多灯亮，有个头
盐越多，灯越亮。可是每多一份盐，多出来的电导率就越来越少。在 20 °C，盐水从 0.5% 到 25%，每千克水里的盐多了 66 倍，电导率只从 8.2 升到 222 mS/cm，多了 27 倍。
离子越挤，彼此牵扯得越厉害，每摩尔盐带来的电导率从 0.5% 时的 95 降到 25% 时的 39（单位 mS/cm 每摩尔每千克水）。20 °C 时 100 克水最多溶约 35.9 克盐，再多就沉在杯底。
灯泡自己也有上限。按照本页的模型，盐水到了 10% 时，灯已有额定亮度的约 74%，到 25% 也不过是额定亮度；电流一直升到约 300 毫安就停住了，是灯丝自己的电阻挡住了它。盐酸和硫酸不一样，它们的电导率在某个浓度最大，再浓，电导率反而下降。
盐水（20 °C）：0.5% 8.2 · 5% 70.1 · 25% 222 mS/cm · 盐多 66 倍，电导率多 27 倍
用电导率测水
实验室不用灯泡，用电导率仪。它量两片电极之间的电导，再按电极的尺寸和间距（电导池常数）换成电导率，单位是 µS/cm 或 mS/cm。
电导率仪用交流电。直流电会让离子一直朝电极聚过去，在电极上反应，把溶液改掉；交流电让离子在原地来回摆。读数还要换算到 25 °C，因为温度每升高 1 °C，电导率约增加 2%。
一些数：纯水 0.055 µS/cm；放在空气里的蒸馏水约 1；各地自来水从 50 到 800 不等，新加坡 2025 年自来水的平均值是 232；海水在 25 °C 约 53 mS/cm，约是新加坡自来水的 230 倍。欧盟的饮用水指令把 2500 µS/cm（20 °C）列为指示值；中国的生活饮用水卫生标准没有电导率这一项，它只限定溶解性总固体：每升水里最多溶有 1000 毫克。
纯水 0.055 µS/cm · 蒸馏水约 1 · 自来水 50–800 · 海水约 53 mS/cm（25 °C）
湿手和神经
美国职业安全与健康管理局写道：纯水是很差的导体，可水里少量的盐、酸这样的杂质，就能让水导电；皮肤干的时候电阻相当大，潮湿时就成了导体。NIOSH 给的数是：干燥时人体电阻可高到 10 万欧，湿的或破损的皮肤可低到 1000 欧。所以湿手不要碰插座和电器。
英国学校的安全资料把电压低于 30 伏的电池实验列为低电击风险，同时提醒让水远离 30 伏以上的带电导体。本页的测试器用的是 6 伏电池；电池本身的电压和内阻见“电动势”一页。
神经传信号也靠离子：神经冲动让钠离子流进细胞，细胞膜两边的电压随之翻转，详见“神经冲动”一页。
人体电阻：干燥时可达 10 万欧 · 湿时可低到 1000 欧（NIOSH）· 电池实验低于 30 伏
1834 年和 1884 年
1834 年，法拉第发表了一组新词：电极、阳极、阴极、电解质和离子，去阳极的叫阴离子，去阴极的叫阳离子。其中阳极、阴极、阴离子、阳离子和离子这五个英文词，是剑桥的 Whewell 在那年 5 月 5 日的信里建议的。法拉第说的离子，是电流在电极上分出来的东西。
从 1873 年到 1876 年，德国的科尔劳施改用来回换向的交流电，用电话听筒代替检流计，证明一种电解液有确定的电阻，欧姆定律对它也成立。
1884 年，瑞典的阿伦尼乌斯在学位论文里提出：电解质溶进水里，本身就不同程度地分成了带正电和带负电的离子，不必等电流来拆。乌普萨拉大学只给这篇论文评了第四等。1903 年，他因电离理论获得诺贝尔化学奖。
1834 法拉第起名 · 1873–1876 科尔劳施用交流电测电阻 · 1884 阿伦尼乌斯的电离理论 · 1903 诺贝尔奖
一件一件摆开
台上十一件：亮着和暗着的两套测试器（各连着一盒四节 5 号电池和两根导线）、五只 250 毫升烧杯（糖水、蒸馏水、自来水、醋、稀盐酸）、一罐盐、一碟糖、一瓶醋、一支电导率笔。测试器的木桥上有灯座、两个接线柱和两根碳棒，灯泡和碳棒串在电池上。
测试器 · 电池 · 碳棒 · 烧杯 · 盐 · 糖 · 醋 · 电导率笔
换一种溶液
亮着的那套测试器下面是蒸馏水，往里溶进一种东西：食盐、蔗糖、醋酸或盐酸，放多少由你定。灯的亮度、电流和放大圈里的离子，都会跟着变化。
这是本页的模型：6 伏电池，3.8 伏 0.3 安的小灯泡，两根直径 5 毫米、相距 48 毫米、浸进水里 26 毫米的碳棒；电导率取 CRC 手册 20 °C 的表；碳棒上的反电动势取 1.7 伏。盐酸只到 2%，那是表的最后一行。
本页的模型 · 电导率按 20 °C 的表 · 灯的亮度按灯泡的换算规律
试一试实验台上选醋酸，加到最多：灯有多亮，电流是多少？换成盐酸，同样 2% 时呢？
模型省略了什么
台上是本页的模型，不是哪一套实物的复制。烧杯按照 DURAN 250 毫升低型烧杯（直径 70、高 95 毫米），碳棒按学校器材目录的直径 5、长 100 毫米。灯泡画大了：学校常用的小灯泡直径只有 11 毫米，这里放大到看得见；电学数值用的是一种教具的 3.8 伏 0.3 安小灯泡。电路模型里电池是 6 伏、不计内阻；碳棒上的反电动势一律取 1.7 伏，这是 1911 年《不列颠百科全书》给的酸化水、铂电极的数；盐水按理论来说至少需要 2.19 伏，所以盐水里的灯实际会比模型暗一些。两根碳棒之间的电阻按无边界液体里两根平行圆棒计算，没有算杯壁和棒端，实际电阻会更大。灯泡的电流和亮度按灯泡厂的换算规律（电流随电压的 0.55 次方，亮度则随 3.5 次方），离额定值越远越不准。电导率用 20 °C 的表，表的第一行以下按比例外推（醋酸按平方根）。盐粒下沉、气泡和离子的漂动是画出来的；放大圈里的离子漂得比实际快得多，也没有画出水分子包在离子外面的那一层。
几个容易误会的地方
导电的不是水本身，也不是电子从导线游进水里：溶液里搬电荷的是离子，电子只在导线里走，在电极表面靠化学反应交接。纯水也导电，只是极弱。“完全电离”说的是稀溶液；浓盐水里的离子会相互牵制，导电本领打折扣。醋是导电的，只是电流太小，点不亮这只灯泡。糖溶得再多也不产生离子。灯泡的亮度不跟电流成正比：电流降到约七成，光就只剩一成左右。湿手危险，是因为汗水和自来水里有离子，皮肤一湿电阻就小得多。
常见问题 · 5
- 纯水为什么几乎不导电？
水分子里只有极少数会分成氢离子和氢氧根，十亿个里约有两个会这样。
01蒸馏水，灯不亮 ↑- 盐水为什么能导电？
食盐是钠离子和氯离子排成的晶体。放进水里，水分子围上去，把离子一个个拉开、包住，写成式子是 NaCl → Na⁺ + Cl⁻。这些带电的离子能在水里自由地走动。
03搬电荷的是离子 ↑- 什么是强电解质和弱电解质？
食盐和氯化氢在稀溶液里几乎全部变成离子，叫强电解质；醋酸只有一小部分电离，叫作弱电解质；在 0.1 摩尔每升时约有 1.33% 电离，每 100 毫升含 5 克醋酸的醋只有约 0.46%。
05强、弱和不导电 ↑- 电导率仪为什么用交流电？
电导率仪用交流电。直流电会让离子一直朝电极聚过去，在电极上反应，把溶液改掉；交流电让离子在原地来回摆。
07用电导率测水 ↑- 为什么湿手不能碰电器？
NIOSH 给的数是：干燥时人体电阻可高到 10 万欧，湿的或破损的皮肤可低到 1000 欧。所以湿手不要碰插座和电器。
08湿手和神经 ↑
资料来源
- OpenStax：Chemistry 2e，11.2（电解质和非电解质，强电解质和弱电解质；溶液里有离子才导电，可以用电路里灯泡的亮度比较）
- OpenStax：Chemistry 2e，11.4（NaCl → Na⁺ + Cl⁻；蔗糖是非电解质）
- OpenStax：Chemistry 2e，14.3 和附录 H（醋酸 Ka = 1.8 × 10⁻⁵；0.10 摩尔每升时约 1.3% 电离）
- OpenStax：Chemistry 2e，17.7（电解：负极放出氢气，正极放出氯气和氧气；盐水至少要 2.186 伏）
- OpenStax：Biology 2e，35.2（神经冲动让钠离子进入细胞）
- IAPWS：G1-90，水的电导率（25 °C 时纯水 0.0550 µS/cm）
- Mettler Toledo：Conductivity Guide（电导池常数；用交流电测量；温度系数；空气里的二氧化碳约加 1 µS/cm；离子的摩尔电导）
- N. Jaffrezic-Renault（2008）：Sensors 8(4)，表 1（无限稀释时离子的摩尔电导）
- W. J. Hamer、H. J. DeWane（1970）：NSRDS-NBS 33（盐酸的电导；科尔劳施的平方根律）
- Emerson（Rosemount）：Conductance Data for Commonly Used Chemicals（盐酸、硫酸、醋酸的最大电导率）
- N. P. Fofonoff、R. C. Millard（1983）：UNESCO Technical Papers in Marine Science 44（PSS-78 的温度换算）
- TEOS-10：gsw_C3515（标准海水 15 °C 时 42.914 mS/cm）
- 美国食品药品监督管理局：CPG Sec. 525.825（醋每 100 毫升含 4 克醋酸）
- 英国皇家化学会：Education in Chemistry，Shocking revelations 2（水合氢离子像传包裹一样传电荷）
- 英国皇家化学会：Electrolysis practical videos 14–16（6 伏直流、两根碳电极；溶液里导电的是正负离子的移动）
- CLEAPSS：Student Safety Sheet 10（低于 30 伏的电池实验，电击风险低）
- United Scientific：Conductivity of Solutions Apparatus CSA001（6 伏直流，3.8 伏 0.3 安的小灯泡）
- JKL Components：Lamp Voltage Re-Rating（小灯泡的电流随电压的 0.55 次方，亮度随 3.5 次方）
- 《不列颠百科全书》第 11 版（1911）：Conduction, Electric（科尔劳施 1873–1876 年用交流电和电话听筒测电解液）
- 《不列颠百科全书》第 11 版（1911）：Electrolysis（约 1.7 伏以上才有持续的电流）
- EURAMET.QM-S12（2020）：纯水级电导率的比对（空气里的二氧化碳约加 1 µS/cm）
- 美国环保署：Volunteer Stream Monitoring 5.9 Conductivity（蒸馏水 0.5–3 µS/cm）
- 美国加州水资源控制委员会：Electrical Conductivity/Salinity Fact Sheet（自来水 50–800 µS/cm）
- 新加坡公用事业局：Singapore Drinking Water Quality 2025（电导率平均 232，范围 98–625 µS/cm）
- 欧盟第 2020/2184 号指令，附件 I C 部分（电导率 2500 µS/cm，20 °C）
- GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》（溶解性总固体 1000 毫克每升，没有电导率一项）
- 美国职业安全与健康管理局：OSHA 3075 Controlling Electrical Hazards（纯水导电很差，杂质让水导电；皮肤湿了就导电）
- 美国国家职业安全卫生研究所：NIOSH 98-131 Worker Deaths by Electrocution（人体电阻干燥时可达 10 万欧，湿时低到 1000 欧）
- M. Faraday（1834）：Experimental Researches in Electricity，Seventh Series，§§ 662–665（electrode、anode、cathode、electrolyte、ion）
- Epsilon：法拉第书信集，W. Whewell 1834 年 5 月 5 日致 M. Faraday（建议 anode、cathode、anion、cation、ion）
- NobelPrize.org：Svante Arrhenius，Biographical（1884 年的学位论文；1903 年诺贝尔化学奖）
- H. A. M. Snelders：Arrhenius, Svante August，Dictionary of Scientific Biography（论文只得了第四等）
- HORIBA：LAQUAtwin EC-11/22/33 说明书（164 × 29 × 20 毫米；交流双电极；温度补偿 2%/°C）
- DWK：DURAN 低型烧杯规格表（250 毫升：直径 70、高 95 毫米）
- Philip Harris：Carbon Electrodes（直径 5、长 100 毫米）
数据
Conductivities of salt, hydrochloric and acetic acid solutions from the CRC Handbook of Chemistry and Physics (91st ed.); pure water from IAPWS G1-90; single-ion conductivities, the cell constant, AC measurement and temperature coefficients from Mettler Toledo’s Conductivity Guide and N. Jaffrezic-Renault (Sensors, 2008); hydrochloric acid from NBS NSRDS-33 and Emerson; electrolytes, Ka, Kw and electrolysis from OpenStax Chemistry 2e; seawater from UNESCO’s PSS-78 and TEOS-10; vinegar from the US FDA; the lamp’s rerating rule from JKL Components. The currents, the lamp’s light, the drift speeds and the ratios are computed here; the tester is the page’s own model. The demonstration after the Royal Society of Chemistry (electrolysis practicals and Education in Chemistry), CLEAPSS Student Safety Sheets and United Scientific’s CSA001 apparatus; water after EURAMET, the US EPA, the California Water Boards, Singapore’s PUB, Directive (EU) 2020/2184 and GB 5749-2022; safety after OSHA 3075 and NIOSH 98-131; nerves after OpenStax Biology 2e; history after Faraday’s Experimental Researches, the Faraday–Whewell letters (Epsilon), the Encyclopædia Britannica (1911), the Dictionary of Scientific Biography and NobelPrize.org. The bench is this page’s model: 250 mL low-form beakers of 70 × 95 mm (after DURAN’s table), carbon rods of 5 × 100 mm (after Philip Harris’s catalogue), a 3.8 V 0.3 A lamp drawn larger than life, a pocket meter of 164 × 29 × 20 mm (after HORIBA’s LAQUAtwin manual); not a copy of any one set. Material presets and the model kit as on the site’s other model plates (public/looks/CREDITS.md).
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引用这幅图版
拉普拉斯的迷你世界，图版 91《哪种水导电》，https://world.lapla.si/zh/conductivity/，CC BY-NC 4.0，2026-11-04 更新。
沿这个问题继续
图版 66原电池锌放进硫酸铜溶液，只会发热。把锌和铜分到两杯溶液里，用导线和盐桥连起来，同一个反应就推着电流走过导线：这就是原电池。锌交出电子，铜离子接过电子，电子只走导线，盐桥里走的是离子。标准条件下，这对金属的电压约 1.10 伏，是两者标准电极电势之差。暖宝宝里也是这样的化学：铁粉、盐水和活性炭组成许多短路的小电池，铁被空气里的氧气氧化，能量直接变成热。
图版 59用电拆开盐水浓盐水通上直流电，阳极放出氯气，阴极放出氢气，留下氢氧化钠（烧碱）。离子膜电解槽里，一张全氟离子交换膜把两极隔开：它让钠离子过去，挡住氢氧根和氯离子，氯和碱就碰不到。每吨氯要通过约 756 千安时的电量，同时得到约 1.13 吨烧碱和 28 千克氢。2010 年，欧洲的氯碱厂用电约占当地电力消费的 1%。
