能斯特方程

标准电化学势定义了标准条件下（水溶液为 1 摩尔，气体为 1 个大气压）下氧化还原反应之间的电压。电压还取决于氧化还原反应中组分的浓度（对于液体）或压力（对于气体反应物），因为组分的平均能量将随着浓度或压力的变化而改变。除溶液为 1 M 和气体为 1 atm 以外的条件下的电压由能斯特方程给出。

Nernst Equation

$E = E^{0} - \frac{R T}{n F} \times \ln (Q)$

其中R是通用气体常数（8.3145 J/mol K），T是温度，F是法拉第常数（96,484.6 C mol-1），n是氧化还原和氧化反应之间交换的电子摩尔数。 Q 是反应系数，对于以下形式的反应

$a A + b B \to c C + d D$

给出：

$Q = \frac{{[D]}^{d} {[C]}^{c}}{{[A]}^{a} {[B]}^{b}}$

其中[X]为物质X的浓度或压力（即[D]是反应中化合物D的浓度）。对于固体，其对应于 1，这意味着具有所有固体成分的电池系统的电压不具有浓度依赖性。

能斯特方程的一个关键含义是，电池的电压不一定恒定，而是在充电或放电时随着电解质成分浓度的变化而变化。

电势的浓度依赖性意味着，对于其中成分不全是固体并且改变其浓度的电池系统，电势随着电池充电或放电而变化。下图所示为铅酸电池。然而，对于氧化还原反应的所有组分都是固体并因此不改变其浓度的电池，根据平衡条件计算出的理想电池电压是恒定的。