In vier Bildern versuche ich einmal darzustellen, wie sich das chemische und das elektrische Potenzial im Laufe einer extrem kurzen Zeitspanne verändern, wenn man ein Metall in Wasser stellt.

Hier sehen wir den Ausgangszustand. Alle Metallatome befinden sich noch in der Metallelektrode, im Wasser hat sich noch kein Ion gelöst. Das chemische Potenzial ist sehr hoch, ein elektrisches Potenzial hat sich noch nicht gebildet.

Drei Metall-Atome haben sich in Form eines Kations im Wasser gelöst; in der Metall-Elektrode befinden sich jetzt drei Elektronen. Die Zahl der Metall-Atome ist gesunken, die Zahl der Kationen im Lösungsmittel gestiegen, also ist der Konzentrationsunterschied Metall / Lösung geringer geworden, das chemische Potenzial hat abgenommen. Im Lösungsmittel befinden sich jetzt drei positive Kationen, in der Metall-Elektrode drei Elektronen. Es besteht also ein deutlicher Ladungsunterschied oder ein elektrisches Potenzial.

Zwei weitere Metall-Atome haben sich im Wasser als Kation gelöst. Das chemische Potenzial ist noch kleiner geworden, das elektrisches Potenzial noch größer.

Und noch ein Metall-Atom hat sich im Wasser gelöst. Das chemische Potenzial und das elektrische Potenzial sind schon fast gleich groß.

Jetzt hat sich das elektrochemische Gleichgewicht eingestellt. Es gilt

chemisches Potenzial = elektrisches Potenzial

Für den außenstehenden Betrachter sieht es so aus, als würde nichts mehr passieren. Und in der Tat bleibt jetzt die Konzentration der Metall-Kationen im Lösungsmittel konstant, wie auch die Zahl der Elektronen in der Elektrode gleich bleibt.

Dieses elektrochemische Gleichgewicht ist jedoch ein dynamisches Gleichgewicht, das heißt, pro Zeiteinheit lösen sich genau so viele Metall-Atome auf, wie sich Kationen wieder abscheiden.

Am Beispiel von Zink noch einmal illustriert: Im Zustand dieses elektrochemischen Gleichgewichts ist die Geschwindigkeit der Hinreaktion genau so groß wie die der Rückreaktion.