起電力
化学電池(電気化学セル)の起電力は、電気化学的平衡状態における電極の電位差である。「電流が0の時の電極間の電位差(開回路電圧)」と説明されることもあるが厳密には異なる。電極上では電気化学平衡が成り立っていないにもかかわらず、電極間を流れる電流が 0 となることがあり(1つの電極上で複数の電気化学反応が起こっている場合など。混成電位という)、このような場合は、起電力と開回路電圧は異なる。
電位差を測定する方向や電池反応の表現方法に任意性が存在するため起電力の符号について混乱があったが、1953年にストックホルムで開かれたIUPACの会議において、起電力の符号の決め方について勧告が出された(ストックホルム規約と呼ばれることがある)。
電池のそれぞれの電極の片方についてのみ注目して、それを半電池 (half-cell) または単極 (single electrode) と呼ぶ。上の例ではそれぞれ
M 1 ∣ S , S ∣ M 2 {\displaystyle {\rm {{M_{1}\mid S}~,~~{\rm {S\mid M_{2}}}}}}
が半電池となる。(半電池を2つ組み合わせて電池になる。)
ここで、次の例のような、ある特別な構成の電池の起電力について考える。
T ∣ P t , H 2 ( P H 2 = P 0 ) ∣ H + ( a H + = 1 ) ∥ S ∣ M ∣ T ′ {\displaystyle {\rm {T\mid \mathrm {Pt,H_{2}} (P_{\mathrm {H_{2}} }=P^{0})\mid \mathrm {H^{+}} (a_{\mathrm {H^{+}} }=1)\parallel S\mid M\mid T^{\prime }}}}
この電池の左側の半電池は、基準電極と呼ばれる電極のひとつであり、標準水素電極と言う。
基準電極を左側に置いた電池の起電力を、右側の電極の平衡電極電位 (equilibrium electrode potential) または簡単に平衡電位と言う。特に、電極反応にかかわる物質の活量が全て1である場合の平衡電極電位を特に標準電極電位 (standard electrode potential) という。
起電力(きでんりょく、英語: electromotive force、略: EMF)とは、電流の駆動力のこと。または、電流を生じさせる電位の差(電圧)のこと。単位は電圧と同じボルト (Volt, V) を用いる。起電力を生み出す原因には、電磁誘導によるもの(発電機)、熱電効果(ゼーベック効果)によるもの(熱電対)、光電効果(光起電力効果)によるもの(太陽電池)、化学反応によるもの(化学電池)などがある。