Polarizirirana elektroda često daje odnos struje i potencijala po površini i može se aproksimirati sljedećim izrazom:
gdje je η promjena potencijala u strujnom krugu; i gustoća struje; B i i0 su konstante. B je konstanta poznata kao Tafelov nagib. Ako se ponašanje tog strujnog kruga promatra preko grafa, onda se graf ovih polulogaritamskih vrijednosti zove Tafelova linija, a dijagram se onda zove Tafelov dijagram.
Termodinamički zakoni temelj su termodinamike:
Prvi zakon ili zakon o očuvanju energije glasi: "Suma svih oblika energije u zatvorenom sustavu konstantna je."
Drugi zakon: "Toplina ne može sama od sebe prijeći s hladnijeg na toplije tijelo, i to ni neposredno ni posredno."
Treći zakon: "Entropija savršenog kristala približava se nuli kako se termodinamička temperatura približava nuli."
Van der Waalsova jednadžba jest jednadžba stanja za realne plinove koja ima oblik:
gdje je P tlak, Vm je molarni volumen, T je temperatura, R je molarna plinska konstanta, a i b su karakteristični parametri tvari koji opisuju učinak privlačnih i odbojnih intermolekularnih sila.
Van Hoffova jednadžba jest jednadžba koja pokazuje ovisnost konstante ravnoteže kemijske reakcije K o temperaturi:
gdje je ΔrH° standardna entalpija reakcije, R molarna plinska konstanta a T je temperatura.
Ionski produkt vode (Kw) je konstanta proizašla iz izraza za konstantu ravnoteže reakcije:
Koncentracija tekuće vode je konstantna (55 moldm-3) i ne mijenja se tijekom reakcije.
Pri 25 °C ionski produkt vode iznosi:
Rad je energija potrebna da bi se objekt kretao unatoč suprotstavljajućoj sili. Rad se obično izražava kao sila pomnožena s putem.
Kad konstantna sila F djeluje na česticu tako da ona napravi pomak s, sila vrši rad W nad tom česticom. Ako vektori sile i pomaka tijekom djelovanja sile zatvaraju uvijek isti kut Θ, rad W može se izraziti skalarnim umnoškom ta dva vektora:
Kad sila F na česticu nije konstantna, tj. kad ovisi o položaju čestice, rad sile nad česticom koja se pomakla iz početnog položaja, određenog koordinatama (xp, yp, zp), u konačni položaj, određen koordinatama (xk, yk, zk), dan je izrazom
gdje su Fx, Fy i Fz skalarne komponente sile.
SI jedinica za rad je džul (J); 1 J = 1 Nm = 1 kg m2 s-2. U atomskoj fizici obično se upotrebljava elektron-volt (eV).
Ion selektivna elektroda za mjerenje koncentracije ugljikovog dioksida koristi hidrofobnu, CO2 propusnu membranu koja odvaja unutrašnju otopinu od otopine uzorka. Otopljeni ugljikov dioksid iz uzorka prolazit će kroz membranu sve dotle dok se ne uspostavi ravnoteža između parcijalnih tlakova CO2 u vanjskoj i unutrašnjoj otopini. Difuzija CO2 kroz membranu utječe na koncentraciju hidronijevog iona u unutrašnjoj otopini prema reakciji
Koncentracija H+ iona u unutrašnjoj otopini mjeri se staklenom elektrodom. Unutrašnja otopina sadrži visoku koncentraciju natrijeva bikarbonata (npr. 0.1 mol/L NaHCO3) kako bi količina bikarbonata ostala konstantna tijekom mjerenja.
U polarografiji, Heyrovsky-Ilkovičeva jednadžba opisuje krivulju ovisnosti jakosti struje o potencijalu (polarografski val) reverzibilnih redoks sustava
gdje je R opća plinska konstanta, T je apsolutna temperatura, F je Faradayeva konstanta, n je broj elektrona izmijenjenih u elektrodnoj reakciji a D i D1 su koeficijenti difuzije. E1/2 je potencijal karakterističan za danu reakciju i osnovni elektrolit (poluvalni potencijal).
Kako bi dobili E1/2 iz gornje jednadžbe nacrtat ćemo graf ovisnosti ln[(id-i)/i] o potencijalu. Vrijednost E1/2 očita se iz grafa u točki u kojoj pravac siječe ordinatu. Ako su procesi na elektrodi reverzibilni iz nagiba pravca (nF/RT) može se izračunati broj izmijenjenih elektrona, n.
Generalić, Eni. "Dielektrična konstanta." Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar. 29 June 2022. KTF-Split. {Datum pristupa}. <https://glossary.periodni.com>.
Glosar
Periodni sustav