古依－查普曼双层英文解释翻译、古依－查普曼双层的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 Gouy-Chapman double layer

分词翻译：

古的英语翻译：

age-old; ancient
【医】 palae-; paleo-

依的英语翻译：

according to; comply with; depend on
【医】 cata-; kat-

查的英语翻译：

check; consult; examine; investigate

普的英语翻译：

general; universal

曼的英语翻译：

graceful; prolonged

双层的英语翻译：

double deck

专业解析

古依－查普曼双层（Gouy-Chapman Double Layer）是电化学中描述电极/电解质溶液界面结构的重要理论模型。该模型由法国科学家古依（Louis Georges Gouy）于1910年和英国科学家查普曼（David Leonard Chapman）于1913年分别独立提出，用于解释固液界面处电荷分布与电势变化规律。其核心内容如下：

一、基本定义

在带电电极表面（如金属电极浸入电解质溶液），溶液中的反离子（与电极电荷相反的离子）受静电吸引，在界面附近聚集，形成空间电荷分布。该区域由两部分构成：

紧密层（Stern层）：离子紧贴电极表面，受短程作用力（如范德华力）影响。
扩散层（Gouy-Chapman层）：离子因热运动呈扩散分布，浓度随距离衰减。

二、核心特征

电荷分布规律
扩散层内离子浓度服从玻尔兹曼分布。电势 (psi) 随距离 (x) 呈指数衰减：

$$ psi = psi_0 exp(-kappa x) $$

其中 (psi_0) 为表面电势，(kappa) 为德拜长度倒数（与离子强度相关）。
双电层厚度
厚度由德拜长度 (kappa^{-1}) 表征：

$$ kappa^{-1} = sqrt{frac{varepsilon_r varepsilon_0 kT}{2e I}} $$

(varepsilon_r) 为介电常数，(I) 为离子强度，(e) 为元电荷。
电势与电荷密度的关系
表面电荷密度 (sigma) 与表面电势 (psi_0) 满足：

$$ sigma = sqrt{8 varepsilon_r varepsilon_0 kT c_0} sinhleft(frac{epsi_0}{2kT}right) $$

(c_0) 为溶液本体浓度。

三、理论意义

解释界面电容
双电层行为类似电容器，其微分电容公式为：

$$ C = frac{varepsilon_r varepsilon_0}{kappa^{-1}} coshleft(frac{epsi_0}{2kT}right) $$

为电化学阻抗谱（EIS）分析奠定基础。

影响电化学反应动力学
界面电势分布直接影响电极反应速率（如通过Butler-Volmer方程中的活化能修正）。

四、实际应用

电化学传感器设计：优化电极表面电荷以增强信号灵敏度。
胶体稳定性分析：解释DLVO理论中静电排斥力的来源。
腐蚀防护：调控金属/溶液界面双电层抑制腐蚀反应。

权威参考文献

Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.). Wiley, 2001. （经典电化学教材，第12章详述双电层模型）
Gouy, G. Sur la constitution de la charge électrique à la surface d'un électrolyte. J. Phys. Theor. Appl.1910, 9 (1), 457–468. （古依原始论文）
Chapman, D. L. A contribution to the theory of electrocapillarity. Philos. Mag.1913, 25 (148), 475–481. （查普曼原始论文）
国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）：Definition of the Electric Double Layer (Gold Book, 2014). （权威术语规范）

网络扩展解释

古依-查普曼双层（Gouy-Chapman double layer）是描述电极-溶液界面或胶体颗粒表面双电层结构的经典理论模型，由法国科学家古依（Gouy）和英国科学家查普曼（Chapman）于1910-1913年间提出。该模型突破了亥姆霍兹（Helmholtz）的平板电容器模型假设，引入了离子热运动对电荷分布的影响。

核心要点

分散电荷分布
溶液中的反号离子并非紧密排列在界面附近，而是受热运动影响形成扩散层。电荷密度随距离界面增加呈指数衰减，服从波尔兹曼分布定律。数学表达式为：
$$ ci(x) = c{i0} expleft(-frac{z_i e phi(x)}{k_B T}right) $$
其中，(c_i(x))为距离x处的离子浓度，(z_i)为离子价态，(phi(x))为电势，(k_B)为玻尔兹曼常数，(T)为温度。
电荷平衡特性
金属电极表面电荷密度与溶液一侧的剩余电荷密度相等，但符号相反，满足电中性原则。
理论局限性
- 未明确界定界面电势（如斯特恩层与扩散层的分界）；
- 未考虑离子尺寸效应和溶剂化作用，斯特恩（Stern）后续提出修正模型，引入固定吸附层。

应用与意义

该模型为电化学界面行为（如电容、电泳）和胶体稳定性分析提供了理论基础，并推动了后续双电层理论的发展。其核心思想也被德拜-休克尔（Debye-Hückel）电解质理论借鉴。

如需进一步了解模型数学推导或具体应用场景，可参考电化学教材或相关学术文献。