非電解質再探討

張青山

【摘要】高中化學中規定在水溶液和熔融狀態下不發生電離的化合物是非電解質，但是實際上非電解質并不是絕對的不電解，只是電離程度太微弱了，在實際反應中沒有意義，為了能更直觀地探討化學反應的本質，而被認為不電離。

【關鍵詞】非電解質;電離

電解質和非電解質是高中化學必修一中一對非常重要的概念，非電解質主要包括非金屬氧化物、NH3、絕大多數有機物如CH3CH2OH等。教材和幾乎所有資料都是這樣描述和講解的，老師和學生對此也形成了一種默認。但是在必修二的一個實驗卻證明這種描述存在著問題。

人教版必修二乙醇性質實驗中，乙醇和鈉的反應有幾個疑點。第一個疑點是，對比水和鈉的反應，可以發現兩者除了反應速率不同以外，并沒有本質上的差別。如果CH3CH2OH是非電解質，不會電離出H+的話，那應該不會和鈉反應生成H2。有的老師認為非電解質不電離也可以直接反應，那么乙基基團上的H為什么不反應呢？第二個疑點是，有些資料指出CH3CH2ONa顯強堿性，實驗證明反應后的溶液滴加酚酞溶液確實會變紅，但這個性質明顯是強堿弱酸鹽的性質，說明CH3CH2ONa水解生成了堿，那么另一種產物乙醇是不是酸呢？第三個疑點是苯酚中同樣含有-OH，為什么這兩種-OH會出現這種本質上的區別呢？

在初中化學中，關于不溶物和易溶物的定義是這樣的：沒有絕對不溶的物質，判斷一種物質是溶或不溶的標準是，溶解度小于0.01g/100g水的物質叫不溶物。結合這個定義，于是，筆者思考，會不會同樣沒有絕對不電離的物質，電解質和非電解質的區別在于電離程度的大小。電解質電離的本質是共價鍵的異裂，CH3CH2OH中氧氫單鍵存在著異裂的可能。

通過查閱相關資料，筆者發現CH3CH2

OH確實可以電離：

2CH3CH2OH?CH3CH2OH2++ CH3CH2O- pKa=15.9

對比電離常數，我們發現乙醇的電離程度接近于水（水的pKa=15.7），兩者在數量級上是完全相同的。高中化學教材上描述水是一種極弱電解質，所以我們有理由相信，電解質和非電解質的劃分標準就是水，也就是說，電離程度比水大的物質是電解質，而電離程度小于水的物質是非電解質。那么，為什么以水為分界線呢？筆者認為，可能是因為化學反應往往是在水溶液中進行的，如果電離程度比水小，那么物質提供H+的能力弱于水，參與反應的H+基本上全部來自于水，物質本身的電離可以被忽略。為了更好地研究反應的本質，就規定這部分物質不電離，為非電解質。

乙醇和水的電離程度接近，理論上來說鈉分別和乙醇與水反應的劇烈程度應該也是一樣的，但是真正反應的實驗現象表明，鈉和乙醇的反應相較鈉和水的反應要溫和的多，這又是為什么呢？筆者認為這可能和基團的位阻有關，在水中，H+的存在形態是H3+O，H+直接外露，很容易就可以接觸到Na，從而發生置換反應。而在乙醇中H+的存在形態是CH3CH2OH2+，H+周圍是非常大的基團，使得H+與Na的接觸變得困難，所以，反應速率就慢了下來。在大學有機化學中，位阻效應是化學反應的重要影響因素。

既然乙醇能夠電離，那么，其它的非電解質是否同樣可以電離呢。通過查閱相關資料，筆者發現確實很多非電解質都可以電離，比如，NH3在液態環境中可以發生電離：

2NH3 ? NH4+ + NH2-? pKa=34

當然這個電離就更沒有實際意義了，一是因為電離程度實在是太弱了，與水的電離常數相差18個數量級。二是因為NH3的電離要在液氨環境中進行，NH3在水溶液中會與水結合生成NH3·H2O，而NH3·H2O是一個弱電解質。又比如甲烷（pKa=49）、乙炔（pKa=25）均是因為電離程度太弱而被認為是非電解質。

綜上所述，高中化學中非電解質并不是絕對的不電離，只是電離程度太弱了，在實際反應中沒有意義，為了能更直觀地探討化學反應的本質，而規定其不電離，這或許也是大學化學教材中不再提及電解質和非電解質的原因吧。