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電気二重層(でんきにじゅうそう)は、荷電粒子が比較的自由に動ける系に電位が与えられたとき、電場にしたがって荷電粒子が移動した結果、界面に正負の荷電粒子が対を形成して層状に並んだもの。

仕事関数の違いや帯電の影響によって、2つの異なる物質が接する界面には、一般的にある程度の電位差が生じる。このため、どちらかの物質中で荷電粒子が移動可能であれば、界面には必ず電気二重層が形成される。具体的には、電気分解を行う際の電解液と電極の界面、コロイド粒子と分散媒の界面、半導体のpn接合面などについて考えられることが多い。

電気二重層は、微小なスケールでの物質の運動に大きな影響を与えるため、ほとんどの電気化学現象のほか、コロイドの安定性や、Micro-TASでの流体力学などを考える際に重要となる。

◆ 電極と電解液の界面

電解液に電極から電位が印加されると、電場によって電解液中のイオンが移動し、陽極にはアニオンが、陰極にはカチオンが集まり、最終的に電極との界面に整列する。この状態は誘電体に外部電位を与えた状態にも似ており、静電容量を持つことから、一定の電荷が充電されることになる。この現象は電気二重層コンデンサ(キャパシタ)に利用されている。

電気二重層は、電極近傍でのイオンの挙動に大きな影響を与えるため、電気化学などの分野では重要な意味を持つ。電気二重層の物理的なモデルとしては、ヘルムホルツのモデル、・チャップマンのモデル、シュテルンのモデルなどが知られる。

◆ 関連項目

・ ゼータ電位

・ フィックの法則

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・電気二重層 page1