能斯特方程

一节新电池读出健康的电压；一节快没电的读出较低的电压，尽管内部是同样的化学。差别在于浓度——反应物快用完了。能斯特方程就是那条公式，它把电池的标准电压按照实际存在的浓度加以修正，告诉你它此刻真正输出多少电压。

标准电极电势假定的是整洁的教科书条件：每种溶解的物质都是 1 摩尔，气体都是 1 巴。真实的电池几乎从不符合这一点。能斯特方程 E = E° − (RT/nF) ln Q，从标准电压 E° 出发，用 Q 加以修正，Q 是产物与反应物的比值，n 是转移的电子数，F 是法拉第常数。随着反应物被消耗，Q 升高，电压下降——平滑地一路降到零，正当电池达到平衡之时。

这条方程把电化学和化学的其余部分连在一起。它解释了为什么浓差电池——两个完全相同的电极浸在浓度不同的溶液里——能仅凭浓度产生电压；它也是 pH 计和离子选择性传感器的原理，后者把单一离子的浓度读作一个电压。在平衡时，电压消失了，它甚至能给你这个反应的平衡常数。