能斯特方程

一節新電池讀出健康的電壓；一節快沒電的讀出較低的電壓，儘管內部是同樣的化學。差別在於濃度——反應物快用完了。能斯特方程就是那條公式，它把電池的標準電壓按照實際存在的濃度加以修正，告訴你它此刻真正輸出多少電壓。

標準電極電勢假定的是整潔的教科書條件：每種溶解的物質都是 1 莫耳，氣體都是 1 巴。真實的電池幾乎從不符合這一點。能斯特方程 E = E° − (RT/nF) ln Q，從標準電壓 E° 出發，用 Q 加以修正，Q 是產物與反應物的比值，n 是轉移的電子數，F 是法拉第常數。隨著反應物被消耗，Q 升高，電壓下降——平滑地一路降到零，正當電池達到平衡之時。

這條方程把電化學和化學的其餘部分連在一起。它解釋了為什麼濃差電池——兩個完全相同的電極浸在濃度不同的溶液裡——能僅憑濃度產生電壓；它也是 pH 計和離子選擇性感測器的原理，後者把單一離子的濃度讀作一個電壓。在平衡時，電壓消失了，它甚至能給你這個反應的平衡常數。