双电层的形成和电极电位精
电分析化学思考题1
1.1什么是“微扰理论”？答：对一个测试对象施加一个微小的扰动，使其状态发生某种特定的变化，从这种变化来测定该测试对象的化学状态参数（组成、形态、结构等信息）。
1.2组成分析仪器的典型结构？答：1.3电分析化学的研究方向有哪些？电分析化学的任务和内容？答：研究方向：电解、库仑分析，电位分析，电导分析，极谱、伏安分析，交叉学科。
主要任务：(1)鉴别待测物质的化学成分“是什么”？(2)研究化学反应的机理“是什么”？(3)鉴别待测物质的化学成分“有多少”？1.4推动分析化学发展的“四要素”？为何“分析对象”处于中心位置？答：“四要素”：分析对象、理论基础、实验方法、仪器技术。
“分析对象”处于中心位置的原因是任何具体的分析手段都是为了对象服务的，没有对象就谈不到方法。
1.5分析仪器的发展趋势是什么？答：仪器大众化和日用品化，沿着miniaturization →microminiaturization →lab-on-a-chip （μTAS）方向发展。
2.1 极谱法和伏安法的特征是什么？答：极谱法和伏安法是根据待测组分在电极上发生氧化还原反应形成电位-电流曲线进行测量的一类分析方法。
采用表面做周期性连续更新的滴汞电极做工作电极的成为极谱法。
使用面积固定的悬汞、石墨、铂等电极作为工作电极的成为伏安法。
2.2 如何消除充电电流的干扰？答：2.3 为什么直流极谱波是呈锯齿形的，而线形伏安波呈光滑的曲线？答：主要的原因是线性扫描伏安法采用汞膜电极，而普通极谱波采用滴汞电极的缘故。
当使用滴汞电极测定离子浓度时，随着汞滴的生长，汞滴面积不断增大，离子在汞滴表面的反应就越来越快，电流增大，汞滴生长完全，电流达到最大值。
随着汞滴的脱落，电流迅速降低，在极谱上形成一个锯齿，即一滴汞滴对应着一个锯齿。
接着新汞滴的生长开始，又一个新的锯齿形成，如此循环，最终就得到带锯齿状的极谱波。
而在线性扫描伏安法中，由于汞膜电极的汞滴面积保持一定，溶液中电流随着电压的增大不断增大，直至在电解电位附近达到极大值，电极表面附近的离子浓度迅速降低，而溶液中其余的离子来不及及时的扩散到电极表面，电流变小。
电化学原理部分思考题
第二章1 电化学体系中包括哪些相间电位？有何不同2 分析电化学反应和非电化学反应的氧化还原的区别3 比较原电池，电解池和腐蚀电池之间的不同1 电化学体系中包括哪些相间电位？有何不同2分析电化学反应和非电化学反应的氧化还原的区别答:电化学反应:不接触、不同地点、定向运动、电极电势、电能、可控制;非电化学的氧化还原反应:碰撞接触、同一地点、混乱运动、内能及活化能的比值、热效应。
3 比较原电池，电解池和腐蚀电池之间的不同2020-3-16作业题-第三章1 什么是电毛细现象，解释抛物线形状的电毛细曲线为什么具有极大值？2 为什么双电层的电容会随电极电位变化？3 理想极化电极和不极化电极的区别是什么？1 什么是电毛细现象，解释抛物线形状的电毛细曲线为什么具有极大值？答:对电极体系来说，界面张力不仅与界面层的物质组成有关，而且与电极电位有关。
这种界面张力随电极电位变化的现象叫做电毛细现象。
由李普曼公式⑴如果电极表面剩余电荷等于零，即无离子双电层存在时，则有q=0。
这种情况对应于电毛细曲线的最高点。
⑵当电极表面存在正的剩余电荷时，q>0，σϕ∂∂p 。
这对应于电毛细曲线的左半部分(上升分支)。
在这种情况下，电极电位变正，界面张力减小。
（3）当电极表面存在负的剩余电荷时，q<0，σϕ∂∂f 。
相对于电毛细曲线的右半部分(下降分支)。
此时，随电极电位变负，界面张力也不断减小。
2. 为什么双电层的电容会随电极电位变化？答:双电层结构的分散性随溶液浓度的增加和电极电位的绝对值而减小。
双电层结构分散性的减小意味着它的有效厚度减小，因而界面电容值增大。
3. 理想极化电极和不极化电极的区别是什么？答:当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。
理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。
双电层 正极 正电荷
双电层正极正电荷
双电层是一种在电极和电解质之间形成的界面双层，用于存储能量。
在双电层电容器中，当正极和负极分别浸入电解质溶液中时，由于各种力的作用，如库仑力、分子间力和原子间力，固液界面上会出现稳定的、符号相反的双层电荷。
正极上的正电荷是由于电极材料释放出电子而形成的。
这些正电荷会吸引溶液中的负离子，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等但符号相反的界面层。
这样，在电极和电解质溶液之间就形成了两个电荷层，即双电层。
这两个电荷层之间存在一个位垒，使得两层电荷不能越过边界彼此中和，从而形成了紧密的双电层。
在充电过程中，正极带有正电荷，负极带有负电荷。
这些电荷会吸附电解液中的异性电荷离子，分别在两个电极表面与电解液之间形成双电层。
而在放电过程中，负极的电子通过外部负载移动到正极与正电荷中和，同时正离子和负离子从电极表面释放回电解液中，导致双电层消失。
双电层电容器的充放电过程是一个物理过程，没有发生化学反应，因此其循环寿命很长。
此外，根据平行板电容器的原理，电容大小与极板面积成正比，与绝缘体厚度成反比。
因此，通过增大电极材料的比表面积和降低厚度，可以提高双电层电容器的电容值。
总之，双电层电容器中的正极正电荷是由于电极材料释放电子而形成的，并吸引溶液中的负离子形成双电层。
这个过程是可逆的，并且没有发生化学反应，因此双电层电容器具有长循环寿命和高性能。
仪器分析教程10~17章答案
10.1.化学电池由哪几部分组成？答：构成电化学电池的两个基本要求：(1) 两个电极（金属、碳类电极等）由外接导线联接(2) 电解质溶液10.2.什么是液体界接点位？盐桥的作用是什么？盐桥中的电解质溶液应有什么要求？答：（1）液体界接点位：当两个不同种类或不同浓度的溶液直接接触时，由于浓度梯度或离子扩散使离子在相界面上产生迁移。
当这种迁移速率不同时会产生电位差或称产生了液接电位，它不是电极反应所产生，因此会影响电池电动势的测定，实际工作中应消除。
（2）盐桥作用：接通电路，保持电中性的作用，消除或减小液接电位。
（ 1~2 mV ）又不使两边溶液混合还可以减少直接的氧化还原反应（可能构成新的原电池），防止化学能转化为热能，提高电流效率。
（3）盐桥中电解质溶液要求：a.盐桥中电解质不含有被测离子。
b.电解质的正负离子的迁移率应该基本相等。
c.要保持盐桥内离子浓度的离子强度5～10倍于被测溶液。
常用作盐桥的电解质有：KCl ，NH4Cl ，KNO3等10.3.电极电位是如何产生的？电极电位φ的数值是如何得到的？答：电极电位的产生：把金属极板浸入水中,金属原子受水分子作用有变成正离子进入溶液的倾向,溶剂化离子受极板上电子吸引沉积到极板上,两者建立平衡M(s)-ne-=M+(aq),平衡建立后在极板内侧有过剩负电荷,外侧有过剩正电荷,形成了“双电层”,产生电极电位(势) 电极电位φ的数值：已知: C + n C 、B e = B φº=φºC, BB + n B 、A e = A φ0 = φºB, A则反应 C + (n C 、B + n B 、A )e = A 的电极电位为:BC A B B C B C A B A B A C n n .......n n +︒+︒=︒=︒φφφφ 10.4.为什么原电池的端电压、电解池的外加电压都不等于相应可逆电池的电动势？其差值哪几部分组成？（不确定）答：受到离子强度，溶液pH ，组分的溶剂化，离解，缔合和配合等因素的影响。
双电层
双电层双电层的形成：当两相接触时，如果电子或离子等荷电粒子在两相中具有不同的电化学位，荷电粒子就会在两相之间发生转移或交换，界面两侧便形成符号相反的两层电荷，人们把界面上的这两个荷电层称为双电层。
如金属、溶液界面（M/L）两侧，若μM+>μM+(L),则荷电粒子发生转移，金属表面荷负点；反之，则金属表面荷正，这种双电层常称为离子双层。
尽管有时上述的离子双层并不存在，但金属与溶液界面间仍然会存在着电位差，无论是金属表面，还是溶液表面，都存在着偶极层。
由于偶极子正负电荷分隔开而形成的双电层，称为偶极双电层。
对任何一种金属而言，由于金属的电子会“溢出”金属表面形成双极子。
所以即使溶液一侧不存在偶极子层，但对金属与溶液的界面来说，这种偶极双层总是存在的。
此外，溶液中某一种离子有可能被吸附于电极与溶液界面上，形成一层电荷。
这层电荷又借助静电作用吸引溶液中同等数量的带相反电荷的离子而形成双电层，可称之为吸附双层。
这里应当注意：界面上第一层电荷的出现，靠的是静电力以外的其他化学与物理作用，而第二层电荷则是由第一层电荷的静电力引起的。
如果界面上有了吸附双层，当然也会产生一定大小的电位差。
金属与溶液界面的电位差系由上述的三种类型电位差的一部分或全部组成，但其中对电极反应速度有重大影响的，则主要是离子双层的电位差。
离子双层的形成有两种可能的情况。
一是在电极与溶液一旦接触后的瞬间自发形成的。
另一种情况，是在外电源作用下强制形成的双电层。
因为有的时候，当金属与溶液接触时，并不能自发地形成双电层。
如将纯汞（Hg）放入Kill溶液的界面上常常不能自发的形成双电层。
但是，如果将Hg电极与外电源负极连接，外电源就向Hg电极供应电子，在其电位达到K+还原电位之前，电极上不会发生电化学反应，因而此时Hg电极上有了多余的电子而带上负电。
这层负电荷吸引溶液中相同数量的正电荷（如K+），形成双电层。
双电层的结构模型：金属电极和溶液之间界面上形成的双电层，从结构上可以有离子双电层、表面偶极双电层和吸附双电层等三种类型。
双电层.ppt
理想极化电极
理想非极化电极
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三、电毛细管曲线法
（一）、描述电极/溶液界面性质的主要参数
1、界面张力γ
界面张力也称比表面自由能。 比表面自由能：单位界面面积上过剩的吉布斯自由 能称为比表面自由能。 焦耳/m2=牛顿/m。
这类电极称为“理想极化电极”
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理想极化电极定义：
外电源输入的电量全部用来改变电极/溶液界面结
构而不发生电化学反应的电极称为理想极化电极。
显然，为了研究电极/溶液界面性质，就应该选择 界面上不发生电化学反应，全部的电量用来改变界面 结构和电位的理想极化电极，这样就可以很方便地将 电极极化到不同电势，又便于定量地计算建立一定的 界面结构所需要的电量。
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强大的电场可以使电子跃过界面，有些反应在一般 条件下无法进行，而在电极与溶液界面上确可以发 生，特别是电极电位可以人为地连续加以改变，因而
可以通过控制电极电位来改变反应速度。
2、电解液性质、电极材料及电极表面状态对电极反应 速度有很大的影响。这种影响称为“化学因素”
这些化学因素影响了界面的结构和性质，从而影 响了反应速度。
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2、双电层种类及形成的原因
双电层的形成可以是自发的也可以在外电场作用下形 成，自发形成的双电层可分为以下三种：
（1）离子双电层 带电粒子在二相中的电化学位不等，在界面两侧发
生电荷转移而形成的电荷符号相反，数量相等的二个电 荷层，这种双电位层就是离子双电位层。
由于电荷在二相中转移形成的数量相等、符号相 反的二个剩余电荷层称为离子双电层。
双电层与电极电位
双电层与电极电位
电子导体金属和离子导体电解质溶液相互接触，并有电荷在两相之间转移而发生电化学反应的体系称为电极。
在电极和电解质溶液界面上发生的电化学反应称为电极反应。
电极反应的结果导致在金属和溶液的界面处，即电极表面上建立起双电层。
在双电层两侧之间，即电子导体相与离子导体之间的电位差就是所谓的电极电位。
金属浸入电解质溶液中，金属表面由于晶格畸变能较高使表面金属离子易于和溶液中极性水分子作用而发生水化。
如果金属离子的水化能高于金属表面晶格的键能，一些表面金属离子将脱离金属晶格进入溶液，形成水化离子。
金属表面晶格的电子由于被水分子电子壳层中的同名电荷排斥，不能随水化反应转入溶液，因此就必然有相当数量的过剩电子在金属表面积累。
由于金属表面负电荷的吸引和溶液中正电荷的排斥，进入溶液的水化金属离子不能向溶液深处扩散，而只能滞留在金属表面附近，这就阻碍了表其他金属离子继续溶解。
溶液中的部分水化金属离子也可能再沉积到金属表面。
当溶解于沉积速度相等的时候，就可以在该处形成一种动态平衡的电荷分布。
通常把金属与电解质溶液界面处形成的这种荷电的界面偶层称为双电层。
由于双电层的形成，界面处即双电层两侧之间变产生了电位差。
上述为金属表面荷负电，而界面相邻溶液层荷正电的离子双电层形成过程。
如果金属表面晶格键能高于离子的水化能的时候，则金属表面可能从溶液中吸附一部分正离子，相应地使金属表面荷正电，相邻液
层荷负电，从而形成另一种离子双电层。
双电层理论
双电层理论界面与相际一个相的表面叫作“界面”，界面的轮廓清晰，他的范围不会超过一原子层，可以看成是与另一相相互接触的表面。
相际：指两相之间，性质变化的区域，窄宽不等，其范围小之两个分子直径，大到数千个埃以上；其性质与两相中任意一相的本体性质都有所不同。
一个电极系统，也从在界面和相际，如图1-1所示。
相际内溶液的性质发生变化，例如溶液浓度与本体浓度不同。
当溶液中含有表面活性物质时, 表面活性物质的表面吸附使C a>C本体。
相际内除了浓度随着距离改变外，各类双电层电位差在相际建立；各类吸附现象在相际发生；大多数电化学反应（电极反应）在相际进行。
电极系统的各种特性都将在相际中充分反映出来。
图1-1电极系统的相、相界和相际M-金属相；L-电解质溶液双电层的形成金属是由具有一定结合力的原子或离子结合而成的晶体。
晶体点阵上的质点离开点阵变成离子需要能量，需要外力做功。
任何一种金属与电解质溶液接触时，其界面上的原子(或离子)之间必然发生相互作用，形成双电 层。
1. 界面电荷层(1)当性质不同的相接触时，在相界面上形成了不同性质的电势差。
(2)出现电势差的原因是带电粒子或偶极子在界面层中的非均匀分布双电层：由于电极和溶液界面带有的电荷符号相反，故电极上的荷电物质能部分地定向排列在界面两侧。
2. 界面电荷层的形成(1)自发形成的双电层 (a )离子双电层(2)强制形成的双电层金属电极与电解质溶液接触，可以自发形成双电层，也可以在外电源作 用下强制形成双电层。
以如下电极反应为例:/溶液界面MSM F F干㊀+ (b )吸附双电层 (C )偶极双电层的带电状况（因而改变界面区的电势差），而不致引起任何电化学反应的电 极。
如KCI 溶液中的汞电极。
不极化电极：指有电流通过时，电极与溶液界面间电势差不发生任何变 化的电极。
双电层的建立，引起电位差的变化，这种电位差变化对金属离子继续进 入溶液有阻滞作用，相反有利于返回金属表面。
电化学基本概念--电极电位!
电化学基本概念--电极电位！一、双电层的形成金属晶格是由整齐排列的金属正离子及在其间流动着的电子组成的。
当把一种金属浸人电解质溶液中时，由于极性水分子的作用，金属表面的金属离子将发生水化。
如果水化时所产生的水化能，足以克服金属晶格中金属离子与电子之间的引力，则一些离子将脱离金属品格，进人与金属表面相接触的液层中，形成水化离子，而与这些离子保持电中性的电子，则仍然留在金属上，这就是氧化反应。
随着电子在金属表面上的积累，也会发生上述反应的逆反应，即金属离子返回金属表面上与电子相合，这就是还原反应。
当氧化反应和还原反应速度相等即达到平衡时，金属表面上有一定量的电子过剩，它们紧密地排列在金属表面上，而靠近电极表面的液层中排列着等量过剩的水化金属离子。
这种在电极与溶液界面上存在着的大小相等、电荷符号相反的电荷层就叫做双电层。
许多负电性的金属例如铁、锌、镉等，在含有该金属盐的水溶液中就形成这种类型的双层电。
如果金属离子的水化能不足以克服金属晶格中金属离子与电子间的引力。
则溶液中的金属离子可能被电极上的电子所吸引而进人晶格，从而全属表面带正电荷，而电极表面附近的液层中有负离子的过剩，带负电荷，因此形成与上述双电层荷电情况相反的双层电。
例如铜在含有铜盐的溶液中、银在含有银盐的溶液中，就形成这种类型的双电层。
两种类型双电层的示意图，如图1一2一7所示。
二、可逆电极与不可逆电极由双电层的产生可知，在电解质溶液中，任何电极上都同时进行着氧化反应和还原反应。
在平衡条件下(即电极上没有电流通过或所通过的电流无限小时)，如果氧化反应和还原反应是可逆的，则该电极为可逆电极。
例如纯锌放在硫酸锌溶液中，当氧化反应与还原反应速度相时，符合下面的反应方程式:也就是说，当氧化反应与还原反应速度相等时，在界面上物质和电荷都以反方向、等速度进行交换，即物质交换和电荷交换都是可逆的，因此氧化反应与还原反应是可逆的，这种电极就是可逆电极。
金属放在含有该金属盐的溶液中组成的电极、氢电极、甘汞电极等，都是可逆电极。
电化学双电层理论和模型
双电层双电层的形成：当两相接触时，如果电子或离子等荷电粒子在两相中具有不同的电化学位，荷电粒子就会在两相之间发生转移或交换，界面两侧便形成符号相反的两层电荷，人们把界面上的这两个荷电层称为双电层。
如金属、溶液界面（M/L）两侧，若μM+>μM+(L),则荷电粒子发生转移，金属表面荷负点；反之，则金属表面荷正，这种双电层常称为离子双层。
尽管有时上述的离子双层并不存在，但金属与溶液界面间仍然会存在着电位差，无论是金属表面，还是溶液表面，都存在着偶极层。
由于偶极子正负电荷分隔开而形成的双电层，称为偶极双电层。
对任何一种金属而言，由于金属的电子会“溢出”金属表面形成双极子。
所以即使溶液一侧不存在偶极子层，但对金属与溶液的界面来说，这种偶极双层总是存在的。
此外，溶液中某一种离子有可能被吸附于电极与溶液界面上，形成一层电荷。
这层电荷又借助静电作用吸引溶液中同等数量的带相反电荷的离子而形成双电层，可称之为吸附双层。
这里应当注意：界面上第一层电荷的出现，靠的是静电力以外的其他化学与物理作用，而第二层电荷则是由第一层电荷的静电力引起的。
如果界面上有了吸附双层，当然也会产生一定大小的电位差。
金属与溶液界面的电位差系由上述的三种类型电位差的一部分或全部组成，但其中对电极反应速度有重大影响的，则主要是离子双层的电位差。
离子双层的形成有两种可能的情况。
一是在电极与溶液一旦接触后的瞬间自发形成的。
另一种情况，是在外电源作用下强制形成的双电层。
因为有的时候，当金属与溶液接触时，并不能自发地形成双电层。
如将纯汞（Hg）放入Kill溶液的界面上常常不能自发的形成双电层。
但是，如果将Hg电极与外电源负极连接，外电源就向Hg电极供应电子，在其电位达到K+还原电位之前，电极上不会发生电化学反应，因而此时Hg电极上有了多余的电子而带上负电。
这层负电荷吸引溶液中相同数量的正电荷（如K+），形成双电层。
双电层的结构模型：金属电极和溶液之间界面上形成的双电层，从结构上可以有离子双电层、表面偶极双电层和吸附双电层等三种类型。
电化学界面的基本结构特征双电层
电化学界面的基本结构特征双电层
双电层结构主要包括两个重要的部分：电荷层和扩散层。
1.电荷层：
电荷层是电解质离子靠近电极表面的区域，其中的离子成为吸附态离子，形成一个电荷云。
在该区域中，正负电荷的离子分别以吸附在电极表
面并与溶液中的反离子进行排斥。
这些正负离子构成了固、液相之间的分
界面，形成了一个电位差，称为电位的ζ-电位。
电荷层的厚度取决于电解质的浓度和电极的电位。
当电解质浓度低时，电荷层较薄；当电解质浓度高时，电荷层较厚。
同样，当电极电位较高时，电荷层也较厚，而当电极电位较低时，电荷层较薄。
2.扩散层：
扩散层是指离开电极表面的电解质离子的区域。
由于离子在溶液中可
以自由扩散，扩散层中的离子可以自由移动，达到电解质浓度的均匀分布。
在扩散层内，离子的浓度逐渐恢复到远离电极表面时的均匀浓度。
扩散层的厚度取决于电解质的浓度和溶液的流速。
当电解质浓度低或
者溶液的流速高时，扩散层较薄；当电解质浓度高或者溶液的流速低时，
扩散层较厚。
总的来说，电化学界面的基本结构特征是双电层，包括电荷层和扩散层。
电荷层是电解质离子靠近电极表面的区域，其中的离子形成了电位差。
扩散层是离开电极表面的电解质离子的区域，其中离子的浓度会逐渐恢复
到均匀分布。
这些特征对于电化学反应的进行和理解起着重要的作用。
双电层及其结构范文
双电层及其结构范文双电层是指电解质溶液与电极表面相接触时，在界面处形成的两层电荷，分别位于溶液和电极之间。
它是电解质溶液与电极之间的过渡区域，是电化学反应的基本界面。
双电层的结构非常复杂，目前尚无一个完全准确的模型来描述其精细的结构，然而，研究表明双电层主要由两个部分构成，即1.电极表面附近的紧密吸附层（Helmholtz层）和2.扩散层。
1. 紧密吸附层（Helmholtz层）: 紧密吸附层位于电极表面非常靠近的位置，主要由电极表面附近的离子组成。
它是由于电极表面的电位差吸引了离子，并使离子在电极表面附近紧密吸附而形成。
紧密吸附层中离子的浓度非常高，形成一个电化学的二维层。
Helmholtz层的厚度约为单层离子的直径，通常为纳米级别。
在这一层中，离子以带电的形式吸附在电极表面，形成一个倾斜电场，将离径向分离。
Helmholtz层的电势差称为电解层电势差，它是由于电极表面的电位差引起的。
2. 扩散层: 扩散层位于Helmholtz层外部，主要由水分子和离子组成。
扩散层中的离子浓度逐渐降低，最终达到与体相中离子浓度相同的水平。
扩散层中水分子的运动会受到离子电场的影响，使得水分子的平均速度增加，形成所谓的电场扩散。
在扩散层中，离子的浓度梯度会引起离子的迁移，从而产生扩散电流。
除了紧密吸附层和扩散层，双电层还包括溶液中的离子云层和溶剂分子。
离子云层是离子周围的低浓度区域，通常被认为是由具有相同电荷的反离子组成的。
溶剂分子在双电层中起到辅助离子迁移的作用，与离子之间相互作用。
总结起来，双电层的结构可以简单地描述为电极表面附近的Helmholtz层和外部的扩散层。
Helmholtz层是紧密吸附层，其中的离子以带电形式吸附在电极表面，形成电解层电势差。
扩散层由溶液中的水分子和离子组成，离子在其中通过电场扩散迁移。
双电层的结构是电化学反应的基础，对理解电化学界面和电化学反应机理都具有重要意义。
电极附近的电荷
电极附近的电荷
电极附近的电荷主要集中在电极表面，形成双电层结构。
电极是电池、电解池或电容器等装置中的重要组成部分，它们在电化学反应中起到关键作用。
在静电作用下，电极表面的电荷会吸引溶液中的带异号电荷的离子，使这些离子趋向于排列在紧靠电极表面附近。
同时，由于离子的热运动会使得这种集中的离子向远离电极的方向分散。
当静电吸引与热运动分散达到平衡时，在电极与溶液界面处就形成了一个稳定的双电层结构。
双电层是由紧密层（又称斯特恩层）和扩散层（又称古伊层）组成的。
紧密层直接紧贴在电极表面，包含被电极表面电荷紧密吸附的离子。
而扩散层则包含了更多松散分布的带电粒子，它们受到电极表面电荷的吸引较弱，因此在溶液中呈现一定的分布梯度。
此外，电极上的电荷转移过程对于电化学设备的性能至关重要。
例如，在锂电池中，电荷转移指的是锂离子在电极固相和电解液液相界面上得到电子变成锂原子的过程，以及电子通过外电路移动的过程。
综上所述，电极附近的电荷分布和转移过程是电化学研究中的基本内容，对理解电化学设备的工作原理和提高其性能具有重要意义。
双电层与电极电位
双电层与电极电位
电子导体金属和离子导体电解质溶液相互接触，并有电荷在两相之间转移而发生电化学反应的体系称为电极。
在电极和电解质溶液界面上发生的电化学反应称为电极反应。
电极反应的结果导致在金属和溶液的界面处，即电极表面上建立起双电层。
在双电层两侧之间，即电子导体相与离子导体之间的电位差就是所谓的电极电位。
金属浸入电解质溶液中，金属表面由于晶格畸变能较高使表面金属离子易于和溶液中极性水分子作用而发生水化。
如果金属离子的水化能高于金属表面晶格的键能，一些表面金属离子将脱离金属晶格进入溶液，形成水化离子。
金属表面晶格的电子由于被水分子电子壳层中的同名电荷排斥，不能随水化反应转入溶液，因此就必然有相当数量的过剩电子在金属表面积累。
由于金属表面负电荷的吸引和溶液中正电荷的排斥，进入溶液的水化金属离子不能向溶液深处扩散，而只能滞留在金属表面附近，这就阻碍了表其他金属离子继续溶解。
溶液中的部分水化金属离子也可能再沉积到金属表面。
当溶解于沉积速度相等的时候，就可以在该处形成一种动态平衡的电荷分布。
通常把金属与电解质溶液界面处形成的这种荷电的界面偶层称为双电层。
由于双电层的形成，界面处即双电层两侧之间变产生了电位差。
上述为金属表面荷负电，而界面相邻溶液层荷正电的离子双电层形成过程。
如果金属表面晶格键能高于离子的水化能的时候，则金属表面可能从溶液中吸附一部分正离子，相应地使金属表面荷正电，相邻液
层荷负电，从而形成另一种离子双电层。
45。
离子双电层
离子双电层离子双电层是指位于电解质溶液中的电极表面左右两旁的区域，这里的离子带有电荷，会受到电极上电场的作用而处于状态变化中。
下面详细介绍一下离子双电层的相关内容。
1. 离子的分布在离子双电层中，缓慢移动的离子在电极表面附近会出现电荷分层现象。
离电极表面更近的一侧，负离子会比正离子多，形成了一个带有负电荷的区域；离电极表面更远的一侧，正离子会比负离子多，形成了一个带有正电荷的区域。
这种分布特征被称为“双电层”。
2. 电势离子双电层中的电子在电场作用下会发生位移，导致离子双电层中存在差异电势。
即，双电层内的电位在垂直于电极表面原地变化。
离电极表面近的一侧的离子比离远离表面的侧的离子更加接近电极，因此会使这一侧的电势插入到负方向。
离电极表面远的一侧，离子比近表面的离子更加稀释，因此会使这一侧的势场插入到正方向。
因此，相对于电极表面来说，电极内部的电位渐渐变化。
3. 电容离子双电层还具有一定的电容性。
因为在双电层中，两侧存在电势差，导致电荷分层。
这种分层现象展开的缓慢、稳定的称谓极化。
极化导致了一个“静电层”，这一层可以吸引或触发离子，从而达到电荷的积聚。
整个效应看起来就像是双电层具有一个电容器的特点。
4. 应用离子双电层在电化学和材料科学中广泛应用。
在电化学领域，它用于描述表面电化学现象，并且是理解电池、腐蚀、电态反应等的基础。
在材料科学领域，它用于研究介电复合材料、纳米材料等。
总之，离子双电层是一个非常重要的概念，在电化学和材料科学中都有着广泛的应用。
了解离子双电层的物理特性和理论模型，可以深入理解与之相关的其他现象以及技术应用。
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第四节 双电层的形成和电极电位
电极电位是由于电极材料与电解液接触后,在接触的界面上形成的。
实质上是电极上的
金属材料与电解液接触时,在两者之间发生电荷的定向移动,从而使金属电极和电解液接触界面两侧上分别带有等量异性电荷。
如图3-3所示。
图3-3铅蓄电池的工作原理示意图
（1）双电层：电极表面等量异性电荷层。
（2）电极电位：两极板上带电的状态,形成各极板与电解液（设电解液电位为参考电
位“0” 伏）有一定的电位差。
（也就形成各电极表面电位的电位差。
）
铅蓄电池中电极表面等量异性电荷层的产生:
电解液,（H2SO4）→（H +）+（SO
42-）正、负离子所带电量相等,整体电解液电性为中性,电离与化合处于动态平衡。
上述的动态平衡发生在金属负电极与电解液接触的界面上。
负极板上的金属铅（Pb ）与电解液接触时,电极上金属的电子较易成为自由电子,而金
属正离子将会被电解液中的负离子吸引到电解液中,使电极与电解液接触界面在电解液一侧带上正电,而电极上带上负电。
负极板上双电层物质 （Pb 2+）：（2e ）。
＋ ： － 本质上讲双电层是电极与电解液之间形成一定电位差的物质基础。
负电极处双电层的
正负电荷极电量会在一定条件下处于动态平衡。
正极板上的二氢化铅（PbO2）与电解液接触时：
① PbO 2 + 2H 2SO 4 → Pb(SO4)2 + 2H 2O
（注意:该化学反应没有氧化还原过程发生,只是分子间重新组合成的物质,没有电子得失情况）
② Pb(SO4)2 →（Pb
4+）和（SO 42-） （正四价离子的铅（Pb 4+）,具有较大得电子的能力,或者称该种离子的电位能较低,
不容易使该离子再失去电子。
）
于是（会沉积于正极板上, 并吸引着电解液中硫酸根离子靠近正电极形成了正
极板上的双电层, 使正极板上具有一定的电极电位。
正极板上双电层物质（
＋：－
顺便值得一提的是，当充足电后的铅蓄电池继续充电时，会导致电解液中水被电解，负极板上附有氢气（H2），而正极板上附有氧气（O2）。
气体与电解液接触也会有气体的电极电位。
附加气体电极电位：气体与电解液形成双电层的电极电位。
（附加气体电极电位将使蓄电池的电动势增加。
当然,电极上气体逸出后,附加气体电极电位消失。
）
2、单体电池电动势的大小
原电池的各个单体电池基本相同,电极与电解液接触后产生的电极电位大小性质规定为：（以电解液呈中性为零电位参考点）
正极板上的电极电位为正,记为（
负极板上的电极电位为负,记为（
开路状态下,正、负电极这间的电位差为单体电池的电动势:
E =
一般铅蓄电池负极板上的电极电位大小为伏,而正极板上的电极电位大
小为伏,所以,单体电池电动势的大小约为:
E = 2 -(-0.13) = 2.13 (伏)。