基準電極
水素電極は水素イオン(H)と水素ガスとの電気化学的酸化還元反応に基づく電極であり、次のような電極反応がおこっている。
H + + e − ↽ − − ⇀ 1 2 H 2 {\displaystyle {\ce {H^+ + e^- <=> {\frac {1}{2}}H2}}}
また、水素電極の電極電位は、ネルンストの式により次式で表される。
E = E ∘ + R T F ln  a H + ( p H 2 / p ∘ ) 1 / 2 {\displaystyle E=E^{\circ }+{\frac {RT}{F}}\ln {\frac {a_{\mathrm {H} ^{+}}}{(p_{\mathrm {H} _{2}}/p^{\circ })^{1/2}}}}
ここで、
E {\displaystyle E} は水素電極の電極電位(単位 V)
E ∘ {\displaystyle E^{\circ }} は水素電極の標準電極電位(単位 V)
R {\displaystyle R} は気体定数(=8.31447 J K mol)
T {\displaystyle T} は絶対温度(単位 K)
F {\displaystyle F} はファラデー定数(=9.64853×10 C mol)
a H + {\displaystyle a_{\mathrm {H} ^{+}}} は電解質溶液中の水素イオンの活量
p H 2 {\displaystyle p_{\mathrm {H} _{2}}} は水素ガスの分圧(単位 Pa)
p ∘ {\displaystyle p^{\circ }} は標準圧力(=101.3×10 Pa)
である。