アルカリ性溶液と電気抵抗

質問

先日、学校の授業で実験を行ったのですが、
「アルカリ性溶液の電気抵抗を測定しようとすると抵抗値が極端に大きくなってしまって正確な値が測定できない」
と、ありました。
それは何故なのでしょうか？
また、塩基性ではなくアルカリ性のときにだけ起こるのでしょうか
いくつか文献も探してみましたが、良いものが見つかりません。
どなたか、回答をお願いいたします。

回答No.1

mataoyu · ベストアンサー

みなさんの回答が今までないようなので、私の推定を書いてみます

実際に、液の抵抗の測定はしたことがないので、「推定」としましたが、電位差測定など、似たような測定では、専門家といえます。

電気抵抗は、電子の移動や、イオンの移動速度に関係します。

水溶液中には電子の移動は、普通では、ありませんから、その抵抗は、イオンの移動に関係します。

イオンの移動では、イオンの大きさが大きく影響します。
H+イオンは小さいので、酸性溶液は抵抗を計測されやすいのですが、アルカリ性ではH+はとても少なくて、OH-はH+より大きい分子で、水和も大きいので、移動には時間がかかり、実測される抵抗は大きいと思います。

なお、計測される抵抗には、共存する他のイオンにも関係すると思います。
イオンの水和も考えなければいけないのでしょう。

ともかく、「アルカリ性溶液の電気抵抗を測定しようとすると抵抗値が極端に大きくなってしまって正確な値が測定できない」というのは、必ずしも正しくないのではないでしょうか。

抵抗の測定の場合、測定器の内部抵抗が測定するものに比べて十分に大きくないと、測定誤差が大きくなるので、普通の抵抗測定では測定できないということは、実際にはありうることですが。

しかし、内部抵抗の大きな測定器もあるので、測定器を選べば、測定は可能でしょう。
それが、意義があるかどうかは、別ですけれど。

お礼

回答どうもありがとうございます
なんだか難しそうですが
これを元にもう少し調べてみたいと思います
ちなみに、これは一般的な高校生のレベルなのでしょうか？
授業では聞いたことのないこともいくつかあるのですが・・・

回答No.6

c80s3xxx

うーん，よくわかりませんね．
直流で溶液の電気伝導度がまともに測れないのは，アルカリであるかどうかとは無関係です．純水製造装置についている電導度計だって交流で測っています．直流では測れないからです．酸性でも中性でも同じことです．アルカリかどうかはどうでもよく，溶液 (というかイオン伝導体) だから測れないのです．

お礼

みなさんの回答のおかげでなんとか解決できそうな気がします。
勉強になりました。
どうもありがとうございます。

回答No.5

c80s3xxx

ついでに書いておくと，水中での水酸化物イオンの見かけの移動度はかなり大きい方に入ります．これは実際に水酸化物イオンが移動しているのではなく，H+ のホッピング(水分子との H+ 交換によってイオンが移動したように見える)によって正味の移動がおこるためで，H3O+ の移動度が大きいのと同様の現象です．
また，溶液の電気伝導度はマルチメータではまともにはかれません．それはマルチメータが直流で測定するようにできているからであり，#3 の回答にあるように電極/溶液界面での分極が問題になるからです．通常の電気伝導計は交流を使うことで，界面分極の影響を無視できるようにして，溶液のイオン移動による効果が測定できるようにしてあります．

お礼

テスターを使用したので、そのようになるのかもしれません。
アルカリ性溶液は特に指定はしておらず、一般的にアルカリ性溶液を（テスターで）量ると本来の値よりも大きく出てしまう　という意味のようでした。
どうもありがとうございました。

回答No.4

c80s3xxx

もし一般論として

> 「アルカリ性溶液の電気抵抗を測定しようとすると抵抗値が極端に大きくなってしまって正確な値が測定できない」

とあるなら，それは間違いです．
ある特定の条件下ならそういうこともあるのかもしれませんが．
たとえば水酸化ナトリウムの水溶液はふつうに電気抵抗の低いイオン性溶液です．

前後の文脈も実験内容もわからないので，これ以上は何も言えませんが．

回答No.3

indoken

> 何故なのでしょうか？
直流抵抗を測ろうとすると、分極が起こるからでしょう。

> 塩基性ではなくアルカリ性のときにだけ
塩基性とアルカリ性は同じことをさしますよ。
「酸性ではなくアルカリ性」のまちがいでしょうか？

イオン溶液の電気の流れやすさを計るのにはインピーダンスを
（交流抵抗）を計るのが普通だと思います。

お礼

実験時のプリントでは、ほとんどが塩基性という表現だったのですが、その文だけアルカリ性と書いてあったので、何か意味があるのではないかと思ったのですが、みなさんの回答を見ると特に触れられていないので誤植かもしれません。
回答ありがとうございました。

回答No.2

noname#160321

一応専門家の端くれですが、理論的な説明は私の理解の外です。
と言うのは電磁気学が弱いから(恥)
実際に抵抗を量ることは出来ます。やりました(米国で）。
それに使った装置はデジタルマルチメタとは似ても似つかぬ代物でした。
デジタルマルチメタ(テスタでも同じ）では実際に電流を流して量っていると思います。もちろんインピーダンスは非常に大きく作ってありますが。
溶液の抵抗は＃1のお答えにあるように物質の流れですので、時間の函数になってしまいます。
それが通常の方法では測れない理由だと思います。
参考意見(恥）

お礼

ありがとうございます。
きちんとアルカリ性の抵抗を測ろうとすると大変なのですね。
参考になりました。