雙電層

　　中文名稱：雙電層。英文名稱：electric double layer

　　應(yīng)用學(xué)科：機(jī)械工程（一級學(xué)科）；表面工程（二級學(xué)科）；電鍍與化學(xué)鍍（二級學(xué)科） 以上內(nèi)容由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定公布 百科名片

　　任何兩個不同的物相接觸都會在兩相間產(chǎn)生電勢，這是因電荷分離引起的。兩相各有過剩的電荷，電量相等，正負(fù)號相反，相與吸引，形成雙電層。

　　在電極的金屬-電解質(zhì)的兩相界面存在電勢，同樣將產(chǎn)生雙電層（electrical double layer），其總厚度一般約為0.2-20納米。電極的金屬相為良導(dǎo)體，過剩電荷集中在表面；電解質(zhì)的電阻較大，過剩電荷只部分緊貼相界面，稱緊密雙層（compact double layer）；余下部分呈分散態(tài)，稱分散雙層（diffuse double layer；有誤譯為“擴(kuò)散層”）。電極反應(yīng)的核心步驟——遷越驟（即活化步驟）都需在緊密層中進(jìn)行，影響電極反應(yīng)的吸附過程也發(fā)生在雙電層中，故雙電層結(jié)構(gòu)的研究對于電化學(xué)的理論和生產(chǎn)都有重要意義。

　　膠核表面擁有一層離子，成為電位離子，電位離子層通過靜電作用，把溶液中電荷相反的離子吸引到膠核周圍，被吸引的離子稱為反離子，它們的電荷總量與電位離子的相等而符號相反。這樣，在膠核周圍介質(zhì)的相間界面區(qū)域就形成所謂雙電層。

　　擴(kuò)散雙電層理論

　　溶膠粒子帶電，這些電荷的主要來源是從水溶液中選擇性地吸附某種離子：吸附正離子膠粒帶正電，吸附負(fù)離子帶負(fù)電，但整個溶液是電中性的，故還應(yīng)有等量的反離子存在。固粒表面吸附的離子和溶液中的反離子構(gòu)成雙電層。

　　反離子在溶液中受到兩個方向相反的作用：

　　1.固粒表面被吸附的離子的引力，力圖將它們拉向界面；

　　2.離子本身的熱運(yùn)動，使之離開界面而擴(kuò)散到溶液中去，

　　其結(jié)果使反離子在固粒表面外呈平衡分布：靠近界面處反離子濃度大些；隨著與界面距離的增大，反離子由多到少，形成擴(kuò)散分布。MN代表粒子的平表面，設(shè)它吸附負(fù)離子，則電量相等的正離子擴(kuò)散分布，就好象大氣層中氣體分子按高度分布的狀態(tài)。直到界面負(fù)電荷電力所不及處，過剩離子濃度等于零。帶電表面及這些反離子，就構(gòu)成擴(kuò)散雙電層。雙電層的厚度隨溶液中離子濃度和電荷數(shù)而不同。

　　實(shí)驗(yàn)證明，溶膠粒子在電場下與溶液發(fā)生相對移動時，分界面不是在固液界面MN處，而是有一層液體牢固地附在固體表面，并隨表面運(yùn)動。按電泳算出的就是此滑動面上的電勢，稱電動電勢或€-電勢。

　　€-電勢除受決定電勢的離子濃度影響外，還與溶液中其它電解質(zhì)的濃度有關(guān)。當(dāng)電解質(zhì)濃度增加時，擴(kuò)散層被壓縮、變薄；同時某些具有特異性吸附能力的離子加入后，還可使€-電勢符號改變。