今天在实验室整理数据时，听到隔壁桌两个本科生在讨论"水会导电"。我停下手中的移液器，忍不住走过去问了一句："纯水导电吗?"他们愣了一下,然后其中一个说："当然啊,我们初中就学过。"我笑了笑,建议他们查一查去离子水的电导率。
这个误解太常见了。纯水——也就是去离子水或蒸馏水——实际上是极差的导体。我们日常说的"水导电",指的是自来水、河水、海水这些含有大量溶解离子的水溶液。钠离子、氯离子、钙离子、镁离子……正是这些带电粒子在电场中定向移动,形成了电流。纯水中几乎没有自由移动的离子,电阻率可以达到18兆欧·厘米,接近绝缘体。
我给他们举了个例子:半导体工厂清洗硅片用的超纯水,电导率低到0.055微西门子/厘米,如果它能导电,整个芯片制造工艺就废了。反过来,海水含盐量约3.5%,电导率高达5万微西门子/厘米,是超纯水的近百万倍——这就是为什么落水时千万不能在海里触碰裸露的电线。
当然,严格来说,纯水也不是完全不导电。水分子会发生极微弱的自电离,产生氢离子和氢氧根离子,理论电导率约0.055微西门子/厘米。但这个数值太小了,实际应用中可以忽略。更关键的是,纯水极易溶解空气中的二氧化碳,变成碳酸,电导率瞬间上升。所以你在家里做"纯水导电实验"时,其实测的已经不是纯水。
离开前,我特意叮嘱他们:下次做实验,别只记结论,多问一句"这个条件下成立吗"。科学不是背诵,是质疑和验证。看着他们若有所思的表情,我突然觉得,传递这种思维方式,比教一百个公式都重要。
回到工位,我给自己泡了杯茶。茶水当然导电——毕竟里面全是矿物质和单宁。
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