电动势

电动势的大小 E 与摩尔反应自由能变的关系由以下公式给出：

\Delta_r G_m = - n F E.

其中 n 表示每发生 1 mol 反应，电路中转移了 n mol 电子，F 为 Faraday 常数。显然，将化学方程式的系数乘上一个比例，\Delta_r G_m 和 n 会成比例增加，从而电动势不变。

当 E > 0 时，对应原电池的情况，化学反应为电路提供能量；当 E < 0 时，对应电解池的情况，电路为化学反应提供能量。

而在不同的反应物、生成物浓度下，反应的熵变不同，从而自由能变也不一样。若反应的浓度商为 Q，也就是对于一个反应 a \text{A} + b \text{B} ⇌ c \text{C} + d \text{D}，定义

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

则有如下关系：

\Delta_r G_m = \Delta_r G_m^⦵ + RT \ln Q.

两式联立，可以导出电动势的能斯特（Nernst）方程：

E = E^⦵ - \frac{RT}{nF} \ln Q.

分解电压

对于非自发反应，由 \Delta_r G_m = - n F E 得到的电动势为负数，这个电动势取绝对值称为理论分解电压。