電気化学ポテンシャル

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電気化学ポテンシャル（でんきかがくポテンシャル、Electrochemical potential）は、電荷を持つ粒子の化学ポテンシャルのことである。

イオンや電子について定義される。ある荷電粒子のある相における電気化学ポテンシャルは、その荷電粒子を無限遠からその相に付け加えた際に起こる、付け加える粒子1molあたり自由エネルギーの変化量と定義される。この物理量はその相の電位によって変化する。この点に着目したエドワード・グッゲンハイムによって、特に電位を考慮しない通常の化学ポテンシャルと区別するために導入された用語である。

ある物質の電気化学ポテンシャルμは、一定圧力P、一定温度T下においては、その物質のギブスエネルギーΔGの、その物質の物質量nによる偏微分で定義される。一定体積、一定温度下ではヘルムホルツエネルギーΔHの物質量による偏微分である。

もし相の電位φが無限遠と等しい（0である）とすれば、荷電粒子の電気化学ポテンシャルは、非荷電粒子の化学ポテンシャルと同様に振舞うと考えられる。すなわち、標準状態の化学ポテンシャルμ^*と活量aを含む項の和で表される。ここで電位を変化させると、純粋にそのクーロン力による仕事の分だけ電気化学ポテンシャルが増加する。これらはあくまで仮説であるが、矛盾するような現象は今までに知られていないため受け入れられている。

すなわち粒子のイオン価をz、気体定数をR、ファラデー定数をFとすると

$\mu = \frac{\partial \Delta G}{\partial n} = \mu^* + RT \ln a + zF \phi$