古依－查普曼雙層英文解釋翻譯、古依－查普曼雙層的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Gouy-Chapman double layer

分詞翻譯：

古的英語翻譯：

age-old; ancient
【醫】 palae-; paleo-

依的英語翻譯：

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

查的英語翻譯：

check; consult; examine; investigate

普的英語翻譯：

general; universal

曼的英語翻譯：

graceful; prolonged

雙層的英語翻譯：

double deck

專業解析

古依－查普曼雙層（Gouy-Chapman Double Layer）是電化學中描述電極/電解質溶液界面結構的重要理論模型。該模型由法國科學家古依（Louis Georges Gouy）于1910年和英國科學家查普曼（David Leonard Chapman）于1913年分别獨立提出，用于解釋固液界面處電荷分布與電勢變化規律。其核心内容如下：

一、基本定義

在帶電電極表面（如金屬電極浸入電解質溶液），溶液中的反離子（與電極電荷相反的離子）受靜電吸引，在界面附近聚集，形成空間電荷分布。該區域由兩部分構成：

緊密層（Stern層）：離子緊貼電極表面，受短程作用力（如範德華力）影響。
擴散層（Gouy-Chapman層）：離子因熱運動呈擴散分布，濃度隨距離衰減。

二、核心特征

電荷分布規律
擴散層内離子濃度服從玻爾茲曼分布。電勢 (psi) 隨距離 (x) 呈指數衰減：

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

其中 (psi_0) 為表面電勢，(kappa) 為德拜長度倒數（與離子強度相關）。
雙電層厚度
厚度由德拜長度 (kappa^{-1}) 表征：

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

(varepsilon_r) 為介電常數，(I) 為離子強度，(e) 為元電荷。
電勢與電荷密度的關系
表面電荷密度 (sigma) 與表面電勢 (psi_0) 滿足：

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

(c_0) 為溶液本體濃度。

三、理論意義

解釋界面電容
雙電層行為類似電容器，其微分電容公式為：

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

為電化學阻抗譜（EIS）分析奠定基礎。

影響電化學反應動力學
界面電勢分布直接影響電極反應速率（如通過Butler-Volmer方程中的活化能修正）。

四、實際應用

電化學傳感器設計：優化電極表面電荷以增強信號靈敏度。
膠體穩定性分析：解釋DLVO理論中靜電排斥力的來源。
腐蝕防護：調控金屬/溶液界面雙電層抑制腐蝕反應。

權威參考文獻

Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.). Wiley, 2001. （經典電化學教材，第12章詳述雙電層模型）
Gouy, G. Sur la constitution de la charge électrique à la surface d'un électrolyte. J. Phys. Theor. Appl.1910, 9 (1), 457–468. （古依原始論文）
Chapman, D. L. A contribution to the theory of electrocapillarity. Philos. Mag.1913, 25 (148), 475–481. （查普曼原始論文）
國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）：Definition of the Electric Double Layer (Gold Book, 2014). （權威術語規範）

網絡擴展解釋

古依-查普曼雙層（Gouy-Chapman double layer）是描述電極-溶液界面或膠體顆粒表面雙電層結構的經典理論模型，由法國科學家古依（Gouy）和英國科學家查普曼（Chapman）于1910-1913年間提出。該模型突破了亥姆霍茲（Helmholtz）的平闆電容器模型假設，引入了離子熱運動對電荷分布的影響。

核心要點

分散電荷分布
溶液中的反號離子并非緊密排列在界面附近，而是受熱運動影響形成擴散層。電荷密度隨距離界面增加呈指數衰減，服從波爾茲曼分布定律。數學表達式為：
$$ ci(x) = c{i0} expleft(-frac{z_i e phi(x)}{k_B T}right) $$
其中，(c_i(x))為距離x處的離子濃度，(z_i)為離子價态，(phi(x))為電勢，(k_B)為玻爾茲曼常數，(T)為溫度。
電荷平衡特性
金屬電極表面電荷密度與溶液一側的剩餘電荷密度相等，但符號相反，滿足電中性原則。
理論局限性
- 未明确界定界面電勢（如斯特恩層與擴散層的分界）；
- 未考慮離子尺寸效應和溶劑化作用，斯特恩（Stern）後續提出修正模型，引入固定吸附層。

應用與意義

該模型為電化學界面行為（如電容、電泳）和膠體穩定性分析提供了理論基礎，并推動了後續雙電層理論的發展。其核心思想也被德拜-休克爾（Debye-Hückel）電解質理論借鑒。

如需進一步了解模型數學推導或具體應用場景，可參考電化學教材或相關學術文獻。