Le potentiel d’électrode est le potentiel combiné de deux électrodes qui subissent des réactions dans une cellule. Généralement mesuré en volts, il peut différer en fonction des substances dont sont constituées les électrodes. L’hydrogène est souvent considéré comme la norme, avec un potentiel de zéro volt, à partir duquel les réactions d’autres éléments sont comparées. Les processus électrochimiques peuvent être prédits en comprenant le potentiel d’électrode d’un matériau, tout comme les risques de corrosion dans des circonstances particulières. Aussi appelé force électromotrice (CEM), ce potentiel est généralement mesuré à l’aide d’une cellule galvanique, qui se compose de deux chambres, chacune avec une électrode et reliées par un morceau de papier appelé pont salin.
Le courant électrique d’une cellule est généralement mesuré par un voltmètre. Il se peut qu’il n’y ait pas de courant ; la différence de potentiel entre les électrodes, dans ce cas, est généralement la même que l’EMF de la cellule entière. La CEM est généralement mesurée à une température de 77 °F (environ 25 °C) et à une pression atmosphérique typique au niveau de la mer. De telles conditions sont utilisées pour évaluer le potentiel d’électrode standard dans une configuration à deux demi-cellules. Une électrode à hydrogène se trouve généralement d’un côté de cette disposition, tandis que le potentiel de l’une de l’autre côté est généralement déterminé par l’expérience.
Une fois cette valeur standard dérivée, il est alors possible de prédire comment une substance réagira. Habituellement, plus la valeur négative du potentiel est élevée, plus l’élément est susceptible de se dissoudre dans une solution. Aucune réaction n’est souvent observée dans les métaux non réactifs. Ceux-ci sont généralement placés au bas d’un tableau de potentiel d’électrode standard, qui identifie les champs électromagnétiques de différents types d’éléments. Les éléments sont généralement classés par ordre de tendance à réagir, donc les éléments chargés positivement sont plus hauts car ils réagissent plus souvent que les substances chargées négativement.
Les conditions standard ne sont pas toujours disponibles, donc un calcul appelé l’équation de Nernst peut être utilisé pour déterminer le potentiel de l’électrode. Il tient compte de la température, d’une constante de gaz, du nombre de particules appelées électrons transférées et de la concentration en ions. Alors que l’hydrogène est la référence standard, les éléments souvent utilisés pour les électrodes comprennent le zinc et le cuivre, le fer, l’aluminium ou le calcium.
Le potentiel d’électrode de chacun de ces éléments est utilisé pour calculer la tension d’une cellule galvanique. Un calcul séparé des demi-réactions atomiques est parfois utilisé pour dériver également la CEM. Le processus de détermination du potentiel des électrodes peut donc nécessiter une compréhension des principes scientifiques ainsi que des mathématiques.