l reaksiyon dengelenir.

Dengelenmiş denklem:

Asidik ortamda kullanılan metot izlenir. Örneğin, propan gazının tam yanma reaksiyonunun, elektron iyon metodu kullanılarak dengelenmesi gibi:

Dengelenmemiş reaksiyon: formula_13

Redüksiyon: formula_14

Oksidasyon: formula_15

Asidik ve bazik ortamlardakine benzer şekilde, zıt yarı reaksiyonların elektron sayıları ile çarpılarak genel reaksiyon dengelenir.

Dengelenmiş denklem:

Bir elektrokimyasal hücre, kendiliğinden gelişen bir redoks reaksiyonunun ortaya çıkardığı enerjiden elektrik akımı üretebilen bir cihazdır. Bu tür bir hücre, Luigi Galvani ve Alessandro Volta'ya ithafen Galvanik hücre veya Voltaik hücre olarak da bilinir. Her iki bilim adamı, 18. yüzyılın sonlarında kimyasal reaksiyonlar ve elektrik akımı ile ilgili pek çok deney yapmışlardır.

Galvanik hücrede anot oksidasyonun, katot ise redüksiyonun gerçekleştiği elektrot olarak tanımlanır.

Galvanik hücredeki metaller, farklı yarı-hücre reaksiyonlarına göre çözündüğü için farklı çözünme hızlarına sahiptirler ve bu da her metal ile elektrolit arasında farklı bir elektrot potansiyeli oluşmasına neden olur. Eğer iki metal arasında elektriksel bir bağlantı (örneğin, bir tel ile) sağlanırsa, metaller arasında elektrik akışı gerçekleşir.

Elektrotları çinko ve bakır olan ve sırasıyla çinko sülfat ve bakır sülfat çözeltilerine daldırılmış bir elektrokimyasal hücre Daniell hücresi olarak bilinir.

Daniell hücresinde gerçekleşen yarı-reaksiyonlar şunlardır:

Çinko elektrotta (anot): formula_19

Bakır elektrotta (katot): formula_20
Anot kompartmanında pozitif yüklerin birikmesini önlemek için, tuz köprüsü adı verilen ve bir elektrolit ile doldurulmuş bir U-tübü ters çevrilerek hücreye yerleştirilir. Böylece iyonların akışı ve elektrik akımı üretimi sağlanmış olur.

Bir voltmetre vasıtasıyla, anot ve katot arasındaki potansiyel ölçülebilir. Elektrokimyasal hücre potansiyeli aynı zamanda elektromotor kuvvet veya emk olarak da adlandırılır.

Elektronların elektrokimyasal hücrede izlediği yolu belirtmek amacıyla bir hücre diyagramı çizilebilir. Örneğin Daniell hücresi için hücre diyagramı şu şekildedir:

Önce, anotta oksitlenen metalin (Zn) redüklenmiş formu yazılır. Bu form, oksitlenmiş formundan (Zn), fazlar arasındaki sınırı belirten düşey bir çizgi ile ayrılır. Çift düşey çizgi, hücredeki tuz köprüsünü simgeler. Nihayet, katotta redüklenen metalin oksitli formu ve yine bir düşey çizgi sonrasında da redüklenmiş formu yazılır.

Standart elektrot potansiyeli bir pildeki moleküler halde bulunan hidrojenin, standart basınç altında (10 Pa) çözünmüş protonlara dönüşmesiyle oluşan bir standart elektromotor kuvveti (emf) değeridir.

Hücre potansiyeli, yarı hücrelerin potansiyelleri arasındaki farka bağlıdır. Geleneksel olarak, her bir elektrodun potansiyeli, seçilen elektrot üzerinde gerçekleşen redüksiyon olarak yazılır. Dolayısıyla, standart elektrot potansiyelleri redüksiyon potansiyelleri olarak tablolaştırılmıştır ve formula_22 şeklinde gösterilir.

Standart hücre potansiyeli, her bir elektrodun standart redüksiyon potansiyeli arasındaki fark olarak hesaplanır.

Yarı hücre standart redüksiyon potansiyelini ölçmek imkânsız olduğundan, formula_24 'a eşdeğer bir elektroda karşı gelen referansa, standart redüksiyon potansiyeli değeri olarak atanır. Bu prosedür için kullanılan hücrenin yarı reaksiyonu hidrojen olup standart sıcaklık ve basınç koşullarında (10 Pa, 298.15K, 1 mol/L) sıfır volt verir.

Standart hidrojen elektrodu veya (SHE) laboratuvar tüplerine benzer ters çevrilmiş bir cam tüpten oluşur.Bu cam tüpte,ince ve hafif olan platin tel yine ince bir platin blade'e bağlanmıştır.Bu düzenek,H iyonlarının fazla bulunduğu hidroklorik asit çözelttisine yerleştirilmiştir.Gaz hidrojen tüpün içine girer,ilerlerken platin ile tepkime verir.Böylece yükseltgenme ve indigenme prosesleri gerçekleşmesine olanak sağlanır.

SHE, Daniells pilindeki elektrotlar ile tam anlamıyla aynı şekilde çalışır.Standart indirgenme potansiyelini ölçmek için SHE,elektrokimyasal bir pilde elektrodlardan birini oluşturarak katot veya anot olarak görev yapar.Böylece pilde üretilen elektrik akımı ölçülmek istenen türün standart indirgenme potansiyelini gösterir.

Örneğin, bakırda standart indirgenme potansiyeli:

Standart basınç ve sıcaklıkta pilin emk'si 0.34 V'dur. Sonuç olarak SHE sıfır değerini alır. Böylece önceki eşitlik düzenlendiğinde aşağıdaki sonuç çıkar:

Elektrokimyasal hücrelerde emk, oluşan redoks reaksiyonunun kendiliğinden bir proses olup olmadığını tahmin etmeye yarar. Toplam hücre standart potansiyelinin pozitif bir değer olması, tepkimenin kendiliğinden olduğunu gösterir. Negatif bir değer de ters yönde kendiliğinden bir tepkime olduğunu işaret eder.

Dengedeki bir hücrenin reaksiyon denklemindeki sitokiyometrik katsayılarının değişmesi formula_22 değerini değiştirmez. Çünkü, standart elektrod potansiyeli miktara bağlı olmayan bir özelliktir.

Elektrokimyasal pillerde kimyasal enerji, elektriksel enerjiye dönüşür. Matematiksel olarak bu dönüşüm pilin elektromotor kuvveti ile elektriksel yükün çarpımı olarak gösterilir. Sonucunun birimi coulombdur.

Elektrokimyasal pilin toplam yükü, mol sayısı ile Faraday sabitinin (F) çarpılması ile bulunur. 
Faraday sabiti, 1 mol elektronun toplam elektriksel yüküdür. Deneysel olarak 96485,3 coulomb olarak ölçülmüştür.

Pilin elektromotor kuvveti maksimum voltaj üretildiğinde ölçülür. Kimyasal reaksiyon'dan elde edilen en fazla elektrik enerjisini hesaplamak için bu değer kullanılır. Bu enerjiye elektriksel iş denir ve aşağıdaki eşitlikle gösterilir.

Böylece serbest enerji,sistemden ayrılabilen mekanik işin bir büyüklüğüdür. Bu değeri önceki eşitlikte yerine koyduğumuzda
formula_35 çıkan bu eşitlik kendiliğindenlik ve elektrokimyasal pil arasındaki ilişkiyi ortaya çıkarır.

Gibbs serbest enerjisi ve maksimum elektriksel iş arasındaki ilişki (standart sıcaklık ve basınç altında) sayesinde sistemin kendiliğinden bir proses olup olmadığı tahmin edilebilir.

Kendiliğinden oluşan elektrokimyasal bir reaksiyon,elektrokimyasal pillerde elektrik akımı üretmek için kullanılabilir. Bu, bütün pillerde ve yakıt pillerinde temel çalışma prensibidir. Örneğin, yakıt pillerinde oksijen gazının (O ve hidrojen gazının (H) birleşmesi ile su,ısı ve elektriksel enerji açığa çıkar.

Karşıt olarak, kendiliğinden olmayan elektrokimyasal reaksiyonların, yeterli voltaj uygulanarak ileri yönde gitmesi sağlanabilir. Suyun oksijen ve hidrojen gazlarına elektrolizi buna tipik bir örnektir.

Denge sabiti ve kendiliğindenlik, elektrokimyasal hücrelerde Gibbs serbest enerjisi terimleri ile aşağıdaki gibi açıklanabilir.

İki eşitliğin çözülmesi ile pilin denge sabiti ve standart potansiyeli arasındaki ilişki gösterilebilir.

Önceki eşitlik Briggsian logaritması şeklinde gösterilebilir:

Bir pil potansiyelinin hesaplanması her zaman standart sıcaklık ve basınç altında mümkün olmaz.Fakat 1900'lü yıllarda Alman kimyager Walther Hermann Nernst standart koşulların sağlanmadığı durumlarda da kullanılabilecek bir matematiksel formül önerdi.

1800'lü yılların ortalarında Williard Gibbs her koşulda işe yarayan ,kendiliğinde olan prosesler için bir denklem önerdi.

Burada;

"ΔG" = Gibbs serbest enerisi ndeki değişim, "T" = mutlak sıcaklık, "R" = gaz sabiti, ln = doğal logaritma, "Q" = reaksiyon katsayısı.

Wiillard Gibbs Q'nun reaktantların ve oluşan ürünlerin kimyasal aktivitesine bağlı olduğunu belirtmiştir.

Walther 19. yüzyılın ortalarında Williard Gibbs'in çalışmalarından yola çıkarak ,formula_35'nin değerinin hücrenin maksimum elektriksel iş değeri ile yer değiştiği yeni bir matematiksel eşitlik türetti.

Burada:

"n" =electron sayısı/Mol ürün, "F" = Faraday sabiti (coulomb/Mol), and "ΔE" = reaksiyonun elektriksel potansiyeli.

Son olarak formula_44'i elektrokimyasal pil potaniyel değeri ile değiştirdi.Yeni çıkan eşitlik onun adını aldı.

Standat koşullar kabul edildiğinde (formula_46) ve R = formula_47üstteki eşitlik aşağıdaki gibi gösterilebilir:

Konsantrasyon hücreleri elektrokimyasal hücrelerdir.Elektrodları aynı maddelerden yapılmış olsa da,her iki hücrede de iyonik derişimler farklıdır.
Örneğin iki bakır elektrodun, 0.05 M ve 2 M'lık iki ayrı mavi vitriol çözeltisine daldırıldğı ve bunların tel ve tuz köprüsü ile bağlandığı bir sistem konsantrasyon tipi bir hücredir.

Le Chatelier prensibi'ne göre formula_50 iyonlarının derişimin artmasıyla sistemin indirgenme yönüne kaydığı görülmektedir.İndirgenme hücrede konsantrasyonun yüksek olduğu yerde ve yükseltgenme de derişik kısımda olur.
Aşağıdaki hücre diyagramı,az önce bahsedilen hücreyi gösterir.
Yarı reaksiyonlar da,

Hücrenin emk'sı da aşağıdaki Nernst denklemi ile hesaplanır:

Elektrotların ve iyonların buradaki gibi yarı hücrelerde aynı olduğu bu tür pillerde formula_56 değeri sıfır olur.Bahsedilen değerler formülde yerine konulduğunda hücrenin potansiyeli hesaplanabilir.

Fakat genellikle bu sonuç derişimler arasındaki orana değil de iyonların aktivitelerinin oranına bağlıdır.

Konsantrasyon hücreleri biyolojik araştırmalar için sık sık kullanılmaktadır.Burada membran potansiyelleri, sinir sinapslarına ve kalp atışlarına duyarlıdır.

Bir pil,doğru akım veya sabit voltaj üretebilen bir veya birden fazla elektrokimyasal hücre içerebilen sistemdir.Elektrokimya kuralları ,elektrokimyasal hücrelerdeki gibi pillerde de geçerlidir.Hücreler ile arasındaki farklılık,pillerin tuz köprüsü gibi yardımcı öğelere ihtiyacının olmamasıdır. Pil kapalı sistemdir. Enerji alışverişi gerçekleştilir.

Kuru pillerde sıvı elektrolit bulunmaz. Bunun yerine nemli bir elektrolit pasta içerirler. Leclanché pilleri buna iyi bir örnektir. Bu tür hücrelerde anot, ince bir mangan dioksit tabakası ile çevrili bir bakır barındırıcıdır. Mangan dioksit tabakası ile beraber bakırı çevreleyen amonyum klorür, çinko klorür ve nişasta karışımı da bulunur. Bu karışım pilin sabit durmasını ve sızıntı yapmamasını sağlar. Katot genellikle ortada yer alan, karbon bir çubuğun elektrolit çözeltisine daldırılmasıyl