Potenziale di elettrodo secondo l'equazione di Nernst

Il potenziale di elettrodo E, in condizioni diverse da quelle standard, di un semielemento, rappresentabile dall'equilibrio:

è calcolabile mediante una relazione stabilita nel 1889 dal fisico e chimico tedesco W.H. Nernst (1864-1941). Tale relazione, nota come equazione di Nernst, è così espressa:

E° = potenziale standard del semielemento; R = costante universale dei gas = 8,31 J · K⁻¹ · mol⁻¹; T = temperatura assoluta in K; n = numero di elettroni coinvolti; F = costante di Faraday = 96.500 C (coulomb); concentrazione molare della forma ridotta elevata al proprio coefficiente stechiometrico; [red]^b = concentrazione molare della forma ridotta elevata al proprio coefficiente stechiometrico; ln logaritmo naturale; log = logaritmo decimale.

Nel caso della pila Daniell, rappresentata dalla reazione:

si ha (operando a 25 °C):

dove E_Cu° = +0,34 V ed E_Zn° = −0,76 V; inoltre [Cu] = 1 e [Zn] = 1 perché concentrazioni di solidi puri. Semplificando, si ottiene:

ossia la pila è scarica. L'equazione di Nernst quindi assume la forma: E_Cu° − E_Zn° = 0,059/2 log K_c, mediante la quale è possibile ricavare la costante d'equilibrio K_c della reazione (1).