Elektroda - końcowy element niektórych układów lub urządzeń elektrycznych, przewodnik elektryczny wysyłający ładunek elektryczny lub przyjmujący go z otoczenia, albo kształtujący pole elektrostatyczne w swoim otoczeniu.

Istnieją trzy rodzaje elektrod. Pierwsze dwa rodzaje to anoda i katoda. Anoda to ta z elektrod, która przyjmuje ładunek ujemny lub wysyła dodatni, zaś katoda to elektroda wysyłająca ładunek ujemny lub przyjmująca dodatni. Ładunek elektryczny przepływający między anodą i katodą może przybierać formę wolnych elektronów lub jonów.

Trzecim rodzajem są elektrody oddziałujące na przestrzeń swoim potencjałem - przykładem są tu siatki w lampie elektronowej, zwłaszcza siatka pierwsza. Czasami elektrody te przyjmują lub wysyłają nośniki prądu, jak np. siatka druga w tetrodzie, jednak są nadal nazywane siatkami, gdyż ich głównym celem jest oddziaływanie na rozkład pola elektrycznego. Niekiedy tego rodzaju elektrody noszą też inne nazwy, np. w lampie oscyloskopowej nazywane są płytkami odchylającymi.

Ładunek na elektrodach zależny jest od tego czy w danym układzie jest generowana siła elektromotoryczna, czy też absorbowana jest energia elektryczna. Zawsze jednak anoda i katoda mają w stosunku do siebie różny ładunek elektryczny. W przypadku układów, gdzie jest generowana siła elektromotoryczna, anoda ma ładunek ujemny, a katoda dodatni. W przypadku gdy siła elektromotoryczna jest absorbowana, anoda ma ładunek dodatni, a katoda ujemny.

Ogniwo galwaniczne - ogniwo, w którym źródłem prądu są reakcje chemiczne zachodzące między elektrodą, a elektrolitem. Dwie elektrody zanurzone w elektrolicie (półogniwa) tworzą ogniwo galwaniczne. Różnica potencjałów elektrod gdy przez ogniwo nie płynie prąd jest równa sile elektromotorycznej ogniwa (SEM).

Potencjał standardowy, standardowy potencjał półogniwa, E° - siła elektromotoryczna ogniwa zbudowanego z ogniwa badanego, zawierającego jony o jednostkowej aktywności, oraz elektrody wodorowej, której potencjał przyjmuje się za równy 0 we wszystkich temperaturach, aby było możliwe określenie potencjału badanej elektrody (lewa strona na schematach). Jeśli badana elektroda jest anodą, to jej potencjał jest ujemny, jeśli natomiast jest katodą to jej potencjał jest dodatni. Potencjał standardowy rozumiany jest również jako wkład elektrody do standardowej siły elektromotorycznej ogniwa.

W ogniwie galwanicznym siła elektromotoryczna ogniwa jest różnicą standardowych potencjałów elektrod, obliczaną ze wzoru:

Gdzie:

E° - potencjał ogniwa

E°katoda - potencjał katody

E°anoda - potencjał anody

Potencjał elektrody, E, w elektrochemii, zgodnie z definicją IUPAC [1], jest to siła elektromotoryczna ogniwa galwanicznego zestawionego z dwóch elektrod:

po lewej stronie - standardowa elektroda wodorowa,

po prawej stronie - elektroda, której potencjał jest definiowany.

Zgodnie z konwencją:

ECeli := EPrawa - ELewa

Dlatego dla celi z standardową elektrodą wodorową (potencjał przyjęty za 0 przez konwencję), jak ta opisana powyżej, otrzymuje się:

ECeli = EPrawa - 0 = EElektroda

Potencjały elektrodowe mierzy się w Voltach.

Siła jonowa (ang. ionic strength), I - miara występujących w roztworze oddziaływań międzyjonowych, określa wpływ wszystkich obecnych w roztworze jonów na ich zachowanie oraz oddziaływanie z polem elektrycznym. Dla prostych elektrolitów 1:1 zawierających tylko jony 1-wartościowe, np. HCl, NaOH czy NaCl siła jonowa jest równa ich stężeniu molowemu, natomiast siła jonowa dla elektrolitu typu 2:2, np. MgSO4 jest już czterokrotnie większa niż jego stężenie.

siła jonowa:

gdzie: ci stężenie jonu (molowe [mol/dm3] lub molarne [mol/kg]), zi ładunek jonu, n - całkowita ilość rodzajów jonów w roztworze.

Bezpośredni wpływ siły jonowej przejawia się m.in. w zmianie tzw. współczynników aktywności jonów f (często używa się też symbolu γ). Np. wzrost siły jonowej wywołując spadek współczynników aktywności powoduje, że określone jony zachowują się jakby ich było mniej, czyli wykazują mniejszą aktywność, ai = cifi. Wpływ siły jonowej na współczynniki aktywności najczęściej opisuje się za pomocą równania Debye'a-Hückela.

Aktywność stężeniowa lub krótko aktywność, w termodynamice chemicznej to efektywne stężenie substancji.

a = γc

gdzie:

a - aktywność (stężeniowa),

γ - współczynnik aktywności,

c - stężenie.

Współczynniki aktywności dla bardzo niskich stężeń dążą do jedności, a więc w tych warunkach a = c. Dla większych stężeń najczęściej współczynniki najpierw maleją a potem rosną (nawet powyżej jedności). Przykładem mogą być współczynniki aktywności dla jonów w roztworze wodnym.

Współczynnik aktywności to bezwymiarowy współczynnik pozwalający przeliczyć wielkości fizyczne o charakterze stężenia obliczane na podstawie ilości substancji i wielkości układu lub ciśnienie mierzone w sposób mechaniczny na wielkości o charakterze termodynamicznym nazywane aktywnością. Dla układów idealnych (gaz doskonały, roztwór doskonały) w których nie występują (lub mogą być pominięte) oddziaływania pomiędzy parami cząsteczek, a także w przypadku układów bardzo rozcieńczonych (niskie stężenie lub ciśnienie) współczynniki aktywności są równe jedności.

---