作者：圆的方块 所属专栏：电化学工作室

编辑：卢帮安

科学是一个无限趋近于真理的渐进过程，其核心是模型的构建。这篇文章想介绍电化学中一个很优雅的概念，并阐释这个概念如何通过建立模型而不断完善。

这个概念叫做：

双电层（electrical double layer）

假设，将一个金属片放进电解液中，那么会发生什么呢？更准确地描述是：

在电极与电解液的界面处，物质与电荷的分布状态是怎样的？

（1）Helmholtz模型

首先，亥姆赫兹（Helmholtz）试图探究这个问题，他建立了一个模型，我们简称其为H模型，其核心思想是：

相反的电荷等量分布于界面两侧。

这也是“double layer”的由来。

进而，这个结构可以等效为一个平板电容器，并用如下公式描述单侧的电荷密度（σ）与两层电荷间的电势差（V）的关系，其中，d为正负电荷中心的距离。

而且，该电容器的电容（Cd）可表示为：

至此，H模型成功地将将一个电化学的普遍场景抽象为两个基本公式。

然而，该模型存在一个明显缺陷：由上式可推论出，Cd是一个恒定值，然而实验观测中，Cd是一个变量，相对电位与电解液浓度等都会对其产生影响。 比如，汞电极在NaF电解液中，测得Cd值如下图所示，

其中，可以看到明显的两个趋势是:

（1）Cd相对于电位成V型的对称分布；

（2）电解液的浓度越高，Cd数值越大。

因此，一个良好双电层模型需要解释这两个现象。

（2）Gouy-C