Wolfram Topics from University Chemistry

(7) 電解質溶液 1. Gouy-Chapman型の電気二重層

Elecrolyte solution 1. Gouy-Chapman type EDL

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<電気二重層の存在を示唆する実験>

実験3では0.001 mol/L の食塩水に 2本のグラファイト電極を浸し、0.1ボルトの電圧を加えました。そうすると一瞬電流が流れましたが、数秒の時定数τで減衰し、ゼロになりました。 この理由は電極表面にGouy-Chapman型の電気二重層(EDL)が形成されたからであると解釈しました。実際、この電気二重層にたまった電気の放電時定数は秒のオーダーになって実際と合います。

λはナノメートル・オーダーの距離です。これに似て非なるものがDebye距離rDで、イオン強度Iを含んでいます(実験3の解説)。

<電気化学系に見られる減衰波形>

<Wolfram code (chemistry_doublelayer.nb)>

次のコードはGouy-Chapman型EDLの静電ポテンシャル φ(x)と近似解 φ0exp(-x/λ)のグラフを描きます。λ=1 としてあります。

次のコードはλと静電容量を計算します。Cは1:1の塩のモル濃度です。

次のコードではイオン強度Iと濃度CからrDを出す関数dDebyeを定義しています。

12-18-2024, S. Hayashi