電解質（英文：electrolyte）是指在水溶液或熔融狀態下能夠導電的化合物。根據其電離程度可分為強電解質和弱電解質，幾乎全部電離的是強電解質，只有少部分電離的是弱電解質。電解質都是以離子鍵或極性共價鍵結合的物質。化合物在溶解于水中或受熱狀態下能夠解離成自由移動的離子。某些共價化合物也能在水溶液中導電。含氟電解質在低于0℃的溫度下也能很好地發揮作用。水是極弱的電解質。但也存在有固體電解質，它是一類介于普通固體與液體之間的特殊固體材料，由于其粒子在固體中具有類似于液體中離子的快速遷移特性，因此又稱“快離子導體”或“固體電解質”。
發展歷程
電解質一詞是由邁克爾·法拉第（Michael Faraday）于1834年提出的，當時他發表了兩個電解定律，并對其進行了數學上的解釋：（1）在電極上（即兩相界面上）物質發生化學變化的物質的量與通入的電荷量成正比；（2）若將幾個電解池串聯，通入一定的電荷量后，在各個電解池的電極上發生化學變化的物質的量都相等。
法拉第的觀點是離子是在電解過程中產生的。但阿侖尼烏斯（Svante Arrhenius）的解釋是在形成溶液時，即使沒有電流流過溶液，也會分離或離解成帶電粒子或離子。這種研究電解質的全新方法首先遭到反對，但在阿侖尼烏斯和威廉·奧斯特瓦爾德（Ostwald）的努力下該理論逐漸獲得認可。同時他也提出了溶液中的化學反應是離子之間的反應。盡管電解質已不是通電分解的物質，但人們至今仍然沿用電解質的名稱。
電解質與非電解質區別
電解質是指在水溶液中或熔融狀態下能導電的化合物，例如氫氧化鈉，H2SO4等都是電解質，但不包括像鐵、銅、鋁等金屬單質或石墨、硫磺、氯氣等非金屬單質，無論它們在水溶液中或熔融狀態下能不能導電，它們既不是電解質也不是非電解質。非電解質是指在水溶液和熔融狀態下都不能導電的化合物。對于電解質，只要符合“在水溶液中或熔化的狀態下”這兩種狀態中的任何一種能導電即可；對于非電解質，必須符合“在以上情況下都不能導電”的條件。能電離生成自由移動的離子的是電解質，否則就是非電解質，這是電解質與非電解質的本質區別。
電解質一般為酸、堿、鹽、活潑金屬氧化物；非電解質一般為非金屬氧化物、部分非金屬氫化物和絕大部分有機化合物（有機酸、有機堿和有機鹽除外）。
電解原理
電解是使電流通過電解質溶液或熔融狀態的電解質，而在陰陽兩極引起氧化還原反應的過程。這一過程是將電能轉變為化學能的過程。將一個外加電源的正、負極用導線分別與兩個電極相連（形成閉合回路），然后插入電解質溶液中，就構成了電解池，如下圖所示。溶液中的陽離子將向陰極遷移，在陰極上發生還原作用。水的電解就是在外電場作用下將水分解為H?（g）和O?（g）。而陰離子將向陽極遷移，并在陽極上發生氧化作用（如熔融的氟化物在陽極上氧化成單質氟）。
例如，若電解質是CuCl2的濃溶液（設電極是惰性金屬，本身不發生反應,由于極化作用氧氣不可能在陽極析出），則電極反應為：
陽極發生氧化作用：
陰極發生還原作用：
電解質的分類
電解質在溶液中的電離程度與電解質的本性、溶劑的性質、溶液的濃度和溫度等因素有關。有時一種物質在某種情況下是強電解質，而在另一種情況下，又可以是弱電解質。根據電解質在溶液中的電離程度，電解質可分為強電解質和弱電解質，這也是電化學中最早的一種分類方法。
強電解質在水溶液中或熔融狀態中幾乎完全發生電離，完全電離，不存在電離平衡。而弱電解質是在水溶液或熔融狀態下不完全發生電離的電解質。強弱電解質導電的性質與物質的溶解度無關。此外，由于這一分類與溶劑的性質和溶液的濃度有關，同一種電解質在不同溶劑中或不同濃度的溶液中，其性質可能會發生較大的變化。例如，鹽酸和硫酸在稀溶液時是強電解質，在濃溶液時是弱電解質；在水中是強電解質，在有機溶劑中是弱電解質。食用醋酸在水溶液中主要以分子形式存在而導電能力很弱，在液氨溶液中導電能力很強，只稍低于氯化鈉在液氨中的導電能力。
強電解質
一般有強酸（如硫酸H?SO?、鹽酸HCl、高氯酸HClO?等）、強堿（如氫氧化鈉NaOH、氫氧化鉀KOH等）、活潑金屬氧化物（氧化鈉Na?O、,氧化鎂MgO）和絕大多數鹽（如氯化鈉NaCl、硫酸鈉Na?SO?、碳酸鈣CaCO?、硫酸銅CuSO?等）。電離可以用下式表示：
弱電解質
一般有弱酸（如醋酸CH?COOH、碳酸H?CO?、氫氟酸HF等）、弱堿（如一水合氨NH?·H?O）和少數鹽（如氯化汞HgCl?、四乙酸鉛(CH?COO)?Pb等）。另外，水是極弱電解質。電離可以用下式表示：
影響解離程度的因素
性質
電解質的電導率是由其中的離子數量決定的。因為溶液中的離子越多，電導率就越大。電解質的離子數量取決于它的產生方式。強電解質在溶液中幾乎完全分解成離子，所以它們的溶液有很大的導電性。另一方面，弱電解質只分解成少量的離子，發出的離子比強電解質少，弱電解質的溶液的電導率很低。
濃度
電解溶液的摩爾電導率隨著溶液中電解質的濃度而變化。一般來說，當濃度下降時，電解質的摩爾電導率就會上升。強電解質和弱電解質的濃度發生變化時，摩爾電導都會增加。然而，強電解質和弱電解質之間的差異使其變化不同。摩爾電導率隨濃度的變化可以用離子在弱電解質和強電解質中的移動程度來解釋。弱電解質溶液中或多或少有一定離子，這意味著當你稀釋它們時，它們會以不同的方式變化。當電解質處于溶液中時，它釋放的離子數量取決于它被稀釋時的離解程度。隨著稀釋度的增加和解離的量增加，其意味著摩爾電導的量增加。這意味著摩爾電導的極限值為1，即所有的電解質都會電離分解。
溫度
溫度升高有利于電解質的解離和離子之間的分子碰撞，增加了電流通過電解質的能力。
同離子的效應
同離子效應是指當在一個弱電解質的溶液中加入另一個含有共同離子的強電解質時，會降低弱電解質的溶解度和電離度。同離子效應是利用了勒夏特列原理，即當平衡系統受到外界干擾時，系統會自動調節，使平衡向減少干擾的方向移動。因此，當加入共同離子時，平衡會向反應物方向移動，減少產物的濃度。
溶劑的類型
溶劑的類型是影響電解的另一因素。溶劑類型的極性越高，電導率就越高，離解越充分。
人體中的電解質
電解質是人體體液的主要成分，人體中含有許多電解質離子，如Na?、K?、Ca2?、Mg2?、Cl?、HCO??、HPO?2?等，這些電解質離子在細胞的新陳代謝、體液的滲透平衡和酸堿平衡等方面起著重要的作用。水、電解質代謝紊亂可使全身各器官系統，特別是心血管系統、神經系統的生理功能和機體的物質代謝發生相應的障礙，嚴重時常可導致死亡。
電解質在人體中的生理功能
體液中的各種無機鹽、低分子有機化合物和蛋白質都是以離子狀態存在的，稱為電解質。
內環境（包括血漿）陽離子主要為Na?（還有K?、Ca2?、Mg2?等），陰離子主要是Cl?，還有少量 HCO??、HPO?2?等。
細胞內液主要正離子為K?（還有少量Na?、Ca2?、Mg2?等)，負離子主要是HPO?2?和蛋白質有機負離子，還有少量Cl?、HCO??等。
它們在人體中的生理功能有：①維持細胞內外液的滲透壓和水平衡；②維持體液的酸堿平衡；③維持神經、肌細胞的應激性；④參與其他生理活動。
主要電解質作用及其生理重要性
鈉
成人體內的鈉含量為70～100 g，約占體重的0.15%。鈉可以調節體內水分和滲透壓、維持體液的酸堿平衡、增強神經肌內興奮性，同時鈉也與三磷酸腺苷的生成和利用、肌肉運動、心血管功能、能量代謝都有關系。此外，糖代謝、氧的利用也需要鈉的參與。
氯化物
人體約含有100 g氯，占體重的0.15%，分布于全身各組織中。氯在體內以陰離子形式存在的氯在調節滲透壓、水平衡和酸堿平衡中起著主要的作用。此外，氯也有助于鉀的恒定。
鉀
人體鉀總量約 175 g，占人體無機鹽總量的 5％。鉀在參與細胞新陳代謝和酶促反應、維持滲透壓和酸堿平衡、維持神經肌肉的應激性和正常功能中有著重要的作用。
鎂
人體內含鎂20～28g，其中60%～65%的鎂存在于骨骼和牙齒，27%的鎂分布在肌肉和軟組織中。鎂是人體內多種酶的激活劑、是維持骨細胞結構和功能所必需的元素，也在維持神經肌肉的興奮性、維護胃腸道功能、調節心血管功能中有著重要作用。同時鎂還會影響人體內激素的分泌。
鈣
鈣是機體內含量最豐富的無機元素，它參與構成骨骼和牙齒，是體內多種酶的激活劑或抑制劑。鈣也是凝血因子之一，參與血液凝固過程。同時鈣還會參與調節細胞膜的通透性及作為電荷載體。鈣還能調節心肌和神經肌肉的正常活動，維持肌肉一定的緊張力。
磷
正常成人體內含磷600～700 g。體內磷的85%～90%存在于骨和牙中，其余的磷則分布在全身各組織及體液中。磷是構成骨骼和牙齒、組成生命的重要物質，它還參與能量代謝及酸堿平衡的調節。
運動時電解質代謝特點
運動時電解質會隨汗液丟失。運動中血漿鈉的濃度明顯升高，運動后血漿鈉水平明顯降低。而在高溫環境下運動，可因大量出汗而丟失鉀。運動時血鉀濃度會升高，大運動量后血鉀水平顯著低于安靜時。在常溫下運動時鎂也會隨汗液丟失發生代謝，由于細胞內鎂釋出，導致血清鎂濃度增高；高溫下運動，運動后血清鎂濃度明顯下降；長時間運動后也明顯下降。
運動引起血液中電解質濃度降低。輕者表現為食欲降低，消化不良，肌無力等。重者表現為惡心、嘔吐、多尿、體溫高、心率快、血壓低，眩暈、疲勞、肌肉痙攣及抽搐等。
電解質失衡
當你血液中的某些礦物質水平過高或過低時，就會出現電解質失衡。電解質失衡的癥狀因其嚴重程度和電解質類型而異，包括虛弱和肌肉痙攣。可以通過血液測試檢查電解質水平，嚴重的電解質失衡會導致嚴重的、甚至危及生命的問題，同時還引起相關并發癥。這些并發癥包括：
1.昏迷。
2.癲癇發作。
3.心臟驟停導致的猝死。
電解質的應用
電解質飲料
電解質飲料定義為添加機體所需要的礦物質及其他營養成分，能為機體補充新陳代謝消耗的電解質、水分的制品。在正常情況下，人體內的電解質處于相對恒定狀態。但是在高溫高濕環境下的長時間運動中，產熱大幅度增加，隨著機體排汗量的增大，某些電解質（主要是鈉、鉀、鎂）也會隨著汗液排出體外。汗液中電解質的成分主要是鈉和鉀，還有少量的鎂離子、鈣等離子。運動時間越長，強度越大，電解質丟失就越多。電解質的丟失對運動能力的發揮產生不同程度的影響。
運動飲料中含有的最主要電解質是鈉，研究認為在運動飲料中加入鉀、鎂等其他電解質是沒有必要的，因汗液丟失掉的鉀、鎂等可以從運動后的正常飲食中得到補充。運動飲料國家標準中規定也是如此，即鈉的添加是強制性的，鉀、鎂的添加是推薦性的。
在電解質飲料中常添加的電解質有氯化鉀、氯化鈉、氯化鎂、乳酸鈣和磷酸鹽。
醫療
疾病和外界環境的劇烈變化引起的電解質濃度和滲透壓的變化會導致體內電解質的紊亂。這些素亂若得不到及時糾正，常會引起嚴重后果，甚至危及生命，故電解質問題在臨床上具有十分重要的意義，糾正電解質素亂的輸液療法是臨床上經常使用和極為重要的治療手段。而因某一電解質過高過低的治療方法并不相同，需要及時就醫診斷并采取相應的電解質補充治療方法。
電池
電解質是電池的主要組成之一，是離子導體，在電池中是電荷轉移的介質。通過離子在電池內正、負極之間的移動，實現電池內部電荷的轉移，完成電流的全回路流通，由此向負載連續輸出電能。
電池的電解質材料一般需要滿足以下條件：
1.具有良好的離子導電性，但不具有電子導電性，否則將造成電池內部短路；
2.具有穩定的化學性質，與電極材料界面的電化學反應速度要盡可能小，從而盡量避免電池的自放電容量損失；
3.性能隨溫度變化較小。
電解質的形態
凝膠電解質
離子液體以其獨特的熱穩定性、非揮發性、電化學穩定性和高離子導電性而備受關注。離子液體現在正成為繼水和有機溶劑體系之后的第三類溶劑。將離子液體摻入聚合物基質中可制備出聚合物離子液體凝膠。離子液體凝膠具有較高的離子導電性，因此，它們作為聚合物電解質在燃料電池、鋰二次電池、染料敏化太陽能電池、雙電層電容器、雙電層晶體管等電化學器件中的作用是廣泛研究的課題。在離子液體凝膠中，分子鏈通常通過分子內或分子間的非共價相互作用（如氫鍵、π-π堆積和離子相互作用）來捕獲溶劑而形成網絡結構。而且，這些分子內或分子間的非共價相互作用對溫度、pH值、光和壓強等物理刺激非常敏感。
聚合物電解質
聚合物電解質是由聚合物膜和鹽構成的一類可以傳輸離子的新型離子導體，聚合物電解質與液體電解液相比較具有不易泄露、更安全的優點。聚合物電解質按其相態可分為全固態聚合物電解質（SPE）和凝膠聚合物電解質（GPE)，全固態聚合物電解質由高分子量聚合物基體，如PEO和鋰鹽組成。凝膠聚合物電解質是把液態的電解液凝固于聚合物基體中的電解質，其離子電導率比固態電解質高。
無機固體電解質
無機固體電解質又稱快離子導體，包括陶瓷電解質和玻璃電解質。無機固體電解質作為物理屏蔽層保護鋰負極，可以完全阻隔聚硫鋰向鋰負極的擴散。
有機塑料電解質
有機離子塑料晶體 (OIPC) 是一類新興的固態電解質，與傳統材料相比具有顯著優勢，包括可塑性、不易燃性和高離子電導率。
強電解質溶液理論
Debye-Hückel 離子互吸理論
在經典的電離學說中，沒有考慮到高子之間的相互作用。對于弱電解質溶液來說，其解離度小，溶液中離子的濃度不大，所以離子間的相互吸引所引起的偏差不會很大，一般可以忽略。而對于強電解質來說，則情況就完全不同了，這一類溶液中電解質全部離解，離子之間的相互靜電吸引力就不能忽略。此外，若假定在強電解質溶液中存在著分子與離子之間的平衡，這也與事實不符，因為x射線結構分析己經證明，許多鹽類在固體狀態時即己呈離子晶格存在，因此當它們分散于溶劑中時，一般說來應該是完全離子化的。盡管由于離子的彼此吸引，可能由正、陰離子形成“離子對”使行動受到一定的限制，以致所產生的效應類似于不完全解離，但在溶液中顯然不會像弱電解質那樣存在著含有共價鍵的分子與離子間的平衡，而只有離子對與解離了的自由離子之間的平衡。在經典的部分電離學說中也沒有考慮到離子的溶劑化等作用。基于以上原因，所以部分電離學說存在著很大的局限性。
拜·休克爾（Debye Hückel）于1923年提出了強電解質溶液的理論：強電解質在低濃度溶液中完全離解，并認為強電解質與理想溶液的偏差主要是由離子之間的靜電引力所引起的。因此,他們的理論也稱為離子互吸理論 (ion-attraction theory)。
徳拜·休克爾提出了離子氛（ionic atmosphere）的概念，這是一個很重要的概念。他們認為在溶液中每一個離子都被電荷符號相反的離子所包圍，由于離子間的相互作用，使得離子的分布不均勻，從而形成了離子氛。如下圖所示：
Debye-Hückel-Onsager 電導理論
一般情況下，離子氛的存在影響著中心離子的行動，使其在電場中運動的速率低，摩爾電導率降為Λm。離子氛對中心離子運動的影響是由下述兩個原因引起的：
馳豫效應 (relaxation effect）
取中心為陽離子和外圍為陰離子氛者為例。在外加電場的作用下,中心正離子向陰極移動，外圍離子氛的平衡狀態受到損壞。但由于存在庫侖作用力，離子要重建新的離子氛，同時原有的離子氛要拆散。但無論建立一個新離子氛或拆散一個舊離子氛都需要一定時間，這個時間稱為弛豫時間 (relaxation time)。因為離子一直在運動，中心離子的新的離子氛尚未能完全建立，而舊的離子氛也末能完全拆散，這就形成了不對稱的離子氛。這種不對稱的離子氛對中心離子在電場中的運動產生了一種阻力，通常稱為弛豫力。它使得離子的運動速率降低，因而使摩爾電導率降低。
電泳效應（electrophoresis effect）
在外加電場的作用下，中心離子同其溶劑化分子同時向某一方向移動，而帶有相反電荷的離子氛則攜同溶劑化分子一起向相反方向移動，以而增加了黏滯力，阻滯了離子在溶液中的運動，這種影響稱為電泳效應。它降低了離子運動的速率，因而也使摩爾電導率降低。
參考資料 >
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Nobelprize.Nobelprize.2023-05-08
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Common Ion Effect: Principle, Importance and Examples.psiberg.2023-05-24
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