电化学势

电化学势针对某一种带电组分，而不是整个体系的总能量。以每摩尔为计量单位，可写成μ̃ᵢ＝μᵢ＋zᵢFφ，其中μᵢ为不单列宏观静电项的化学势，zᵢ是带正负号的电荷数，F为法拉第常数，φ为电势。两项具有相同的能量每摩尔单位，才能相加；把化学势直接加上以伏特计的电压是不成立的。

在规定温度、压力和标准态后，化学部分常写为μᵢ°＋RT ln aᵢ。这里aᵢ是无量纲活度；稀溶液中可用适当标准化的浓度近似，浓溶液中通常需考虑非理想相互作用。每粒子的写法则使用玻尔兹曼常数和单粒子电荷，不能与摩尔写法混用。

参考：[1] [2]

设相同离子能够在两处交换，且没有外部驱动维持流动。在适用的恒温条件下，平衡要求两处该离子的电化学势相等。化学势差与电势能差可以互相抵消，因此有浓度差并不必然存在持续净迁移；反过来，仅有相同电势也不能证明离子已平衡。

这一条件必须配合允许的交换途径。完全不能通过膜的组分不会因为膜两侧不同就自动满足跨膜平衡，其他离子的平衡也不能代替它的平衡。热力学指出可能的净变化方向，并不单独给出膜通透率、迁移速率或到达平衡所需时间。

参考：[1] [3]

在电池界面，电子和离子共同参加氧化还原反应。写平衡式时，需要按反应计量关系组合各物种的电化学势，而不是只比较溶液浓度。能斯特方程由此把平衡电位同反应物、产物的活度联系起来，说明电极电位并非只由金属名称决定。

电压是单位电荷的能量差，电化学势则对应指定组分的单位物质量能量。测量电极电位需要参照另一电极构成完整电池；工作中的电压还受电流及动力学限制影响，不能把理想平衡关系直接当成任意负载下的输出。

参考：[1] [2]

离子跨细胞膜时，浓度造成的化学驱动力和膜电位造成的电驱动力可能同向，也可能相反。正离子和负离子的电荷符号不同，同一膜电位对它们的作用也不同。因此判断某离子向内还是向外净移动，必须同时指定离子、两侧状态及移动方向。

若运输逆着该离子的电化学势差进行，就须与其他释放自由能的过程耦合，例如由ATP水解提供能量。膜上有通道并不等于有主动泵，而有电化学势差也不等于离子一定能穿过脂质双层。

参考：[3]