# 哪种水导电

拉普拉斯的迷你世界 · 图版 91 · 物质、光与声 · 物质

> 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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- 更新于：2026-11-04

## 01 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*

## 02 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）*

## 03 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*

## 04 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*

## 05 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*

## 06 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*

## 07 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）*

## 08 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*

## 09 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*

## 10 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*

## 11 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

### 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。

见：[01 蒸馏水，灯不亮](https://world.lapla.si/zh/conductivity/#pure)

### 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。

见：[03 搬电荷的是离子](https://world.lapla.si/zh/conductivity/#ions)

### 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%。

见：[05 强、弱和不导电](https://world.lapla.si/zh/conductivity/#kinds)

### 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。

见：[07 用电导率测水](https://world.lapla.si/zh/conductivity/#meter)

### 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。

见：[08 湿手和神经](https://world.lapla.si/zh/conductivity/#body)

## 资料来源

1. [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）](https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/11-2-electrolytes)
2. [OpenStax：Chemistry 2e，11.4（NaCl → Na⁺ + Cl⁻；蔗糖是非电解质）](https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/11-4-colligative-properties)
3. [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）](https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/14-3-relative-strengths-of-acids-and-bases)
4. [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）](https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/17-7-electrolysis)
5. [OpenStax：Biology 2e，35.2（神经冲动让钠离子进入细胞）](https://openstax.org/books/biology-2e/pages/35-2-how-neurons-communicate)
6. [IAPWS：G1-90，水的电导率（25 °C 时纯水 0.0550 µS⁠/⁠cm）](https://iapws.org/technical-guidance/release/conduct.download)
7. [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）](https://www.tau.ac.il/~chemlaba/Files/conductivity_guide_EN%20(2).pdf)
8. [N. Jaffrezic-⁠Renault（2008）：Sensors 8(4)，表 1（无限稀释时离子的摩尔电导）](https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3673432/)
9. [W. J. Hamer、H. J. DeWane（1970）：NSRDS-⁠NBS 33（盐酸的电导；科尔劳施的平方根律）](https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/Legacy/NSRDS/nbsnsrds33.pdf)
10. [Emerson（Rosemount）：Conductance Data for Commonly Used Chemicals（盐酸、硫酸、醋酸的最大电导率）](https://www.emerson.com/documents/automation/manual-conductance-data-for-commonly-used-chemicals-rosemount-en-68896.pdf)
11. [N. P. Fofonoff、R. C. Millard（1983）：UNESCO Technical Papers in Marine Science 44（PSS-⁠78 的温度换算）](https://vliz.be/imisdocs/publications/ocrd/122840.pdf)
12. [TEOS-⁠10：gsw\_C3515（标准海水 15 °C 时 42.914 mS⁠/⁠cm）](https://www.teos-10.org/pubs/gsw/html/gsw_C3515.html)
13. [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）](https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/cpg-sec-525825-vinegar-definitions-adulteration-vinegar-eels)
14. [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）](https://edu.rsc.org/download?ac=518618)
15. [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）](https://edu.rsc.org/practical/electrolysis-practical-videos-14-16-students/4011983.article)
16. [CLEAPSS：Student Safety Sheet 10（低于 30 伏的电池实验，电击风险低）](https://science.cleapss.org.uk/resource/All-in-one-Student-Safety-Sheets.pdf)
17. [United Scientific：Conductivity of Solutions Apparatus CSA001（6 伏直流，3.8 伏 0.3 安的小灯泡）](https://image-resize-v3.s3.amazonaws.com/1218/products/142667/0P1AxZkg_csa001-conductivity-of-solutions-apparatus.pdf)
18. [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）](https://www.jkllamps.com/home/?p=2061)
19. [《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）](https://en.wikisource.org/wiki/1911_Encyclop%C3%A6dia_Britannica/Conduction,_Electric/Liquids)
20. [《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）](https://en.wikisource.org/wiki/Page:EB1911_-_Volume_09.djvu/242)
21. [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）](https://bipm.org/documents/20126/44473623/EURAMET.QM-S12.pdf/79cecfba-d241-384e-c091-d267eb7875aa)
22. [美国环保署：Volunteer Stream Monitoring 5.9 Conductivity（蒸馏水 0.5⁠–⁠3 µS⁠/⁠cm）](https://archive.epa.gov/water/archive/web/html/vms59.html)
23. [美国加州水资源控制委员会：Electrical Conductivity/Salinity Fact Sheet（自来水 50⁠–⁠800 µS⁠/⁠cm）](https://www.waterboards.ca.gov/water_issues/programs/swamp/docs/cwt/guidance/3130en.pdf)
24. [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）](https://www.pub.gov.sg/-/media/PUB/PDF/SG-Drinking-Water-Quality.pdf)
25. [欧盟第 2020⁠/⁠2184 号指令，附件 I C 部分（电导率 2500 µS⁠/⁠cm，20 °C）](https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2020/2184/oj)
26. [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）](https://faolex.fao.org/docs/pdf/chn222304.pdf)
27. [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）](https://www.osha.gov/sites/default/files/publications/osha3075.pdf)
28. [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）](https://webarchive.library.unt.edu/eot2008/20090116090514id_/http://www.cdc.gov/niosh/docs/98-131/overview.html)
29. [M. Faraday（1834）：Experimental Researches in Electricity，Seventh Series，§§ 662⁠–⁠665（electrode、anode、cathode、electrolyte、ion）](https://www.gutenberg.org/cache/epub/14986/pg14986.txt)
30. [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）](https://epsilon.ac.uk/view/faraday/letters/Faraday0716)
31. [NobelPrize.org：Svante Arrhenius，Biographical（1884 年的学位论文；1903 年诺贝尔化学奖）](https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1903/arrhenius/biographical/)
32. [H. A. M. Snelders：Arrhenius, Svante August，Dictionary of Scientific Biography（论文只得了第四等）](https://www.encyclopedia.com/people/science-and-technology/chemistry-biographies/svante-august-arrhenius)
33. [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）](https://cdn.shopify.com/s/files/1/0529/9529/3345/files/LAQUAtwin_EC-11__EC-22___EC-33_Manual_April_2017.pdf)
34. [DWK：DURAN 低型烧杯规格表（250 毫⁠升：直径 70、高 95 毫⁠米）](https://tienda.dicsa.es/beakers-glass-duran-low$B$einfo252_lang_uk.htm)
35. [Philip Harris：Carbon Electrodes（直径 5、长 100 毫⁠米）](https://philipharris.co.uk/product/chemistry/gas-preparation-and-analysis/electrolysis/carbon-rod/b8a37242)

## 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。