ஒரு மின் இரசாயனக் கலம் இரண்டு அரைக்கலங்களைக் (half-cells) கொண்டிருக்கின்றது; ஒவ்வொன்றும் ஒரு மின்பகு கரைசலில் அமிழ்த்தப்பட்ட ஒரு மின்வாயைக் கொண்டுள்ளது. ஒரு அரைக்கலத்தில் ஒட்சியேற்றம் நடைபெறும்; மற்றையதில் ஒட்சிஇறக்கம் நடைபெறும். இவ்விரு அரைக்கலங்களும் ஒரு உப்புப் பாலத்தினால் (salt bridge) இணைக்கப்பட்டு, இலத்திரன்கள் பாய்வதற்காக இரு மின்வாய்களும் ஒரு வெளிக் கம்பியால் இணைக்கப்படுகின்றன.
இலத்திரன்கள் வெளியேறும் மின்வாய் அனோட்டு (ஒட்சியேற்றம் நடைபெறும் இடம்; கல்வானிக் கலத்தில் எதிர் மின்வாய்); இலத்திரன்கள் பெறப்படும் மின்வாய் கதோட்டு (ஒட்சிஇறக்கம் நடைபெறும் இடம்; கல்வானிக் கலத்தில் நேர் மின்வாய்). அனோட்டில் வெளியேறிய இலத்திரன்கள் வெளிக் கம்பியினூடாக அனோட்டிலிருந்து கதோட்டுக்குப் பாய்கின்றன.
உப்புப் பாலம் ஒரு செயலற்ற மின்பகு கரைசலை (பொதுவாக KNO₃ அல்லது KCl) ஏகார் ஜெல்லில் பொதிந்த "U" வடிவக் குழாய். தாக்கம் நடைபெறும்போது அனோட்டுக் கரைசலில் நேர் அயன்கள் கூடுவதாலும், கதோட்டுக் கரைசலில் நேர் அயன்கள் குறைவதாலும் ஏற்படும் ஏற்றச் சமனின்மையை, உப்புப் பாலத்தினூடாக எதிர் அயன்கள் அனோட்டு நோக்கியும் நேர் அயன்கள் கதோட்டு நோக்கியும் இடம்பெயர்வதன் மூலம் ஈடுசெய்யப்படுகின்றது. உப்புப் பாலம் இல்லையெனின் சில நொடிகளில் கலம் தொழிற்படுவதை நிறுத்திவிடும்.
| அனோட்டு | கதோட்டு | |
|---|---|---|
| தாக்கம் | ஒட்சியேற்றம் (இலத்திரன் இழப்பு) | ஒட்சிஇறக்கம் (இலத்திரன் பெறுகை) |
| கல்வானிக் கலத்தில் ஏற்றம் | எதிர் (−) | நேர் (+) |
| டானியல் கலத்தில் | நாக மின்வாய் (Zn) | செம்பு மின்வாய் (Cu) |
ஒரு மின் இரசாயனக் கலத்தை முழுமையாக வரைபடத்தில் காட்டாமல், ஒரு சுருக்கமான கலக் குறியீட்டின் (cell notation) மூலம் குறிப்பிடலாம். ஒட்சியேற்றம் நடைபெறும் அனோட்டு எப்போதும் இடது பக்கத்திலும், ஒட்சிஇறக்கம் நடைபெறும் கதோட்டு எப்போதும் வலது பக்கத்திலும் எழுதப்படுகின்றது. மின்வாய்க்கும் கரைசலுக்கும் இடையேயான அவத்தை எல்லை ஒற்றை நிலைக்குத்துக் கோட்டால் ( | ) குறிக்கப்படுகின்றது; உப்புப் பாலம் இரட்டை நிலைக்குத்துக் கோட்டால் ( ‖ ) குறிக்கப்படுகின்றது. ஒவ்வொரு கூற்றினதும் பௌதிக நிலையும் (s,l,g,aq), தெரிந்தால் செறிவும் கட்டாயமாகக் குறிக்கப்பட வேண்டும்.
ஒரு உப்புப் பாலத்திற்கு எல்லா மின்பகுளிகளும் பொருந்தாது — தெரிவு செய்யப்படும் மின்பகுளி இரண்டு நிபந்தனைகளைப் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்: (1) கலத்தின் எந்தக் கூறுடனும் தாக்கமடையக் கூடாது (எ.கா. வீழ்படிவு உருவாகக் கூடாது); (2) அதன் நேர் மற்றும் எதிர் அயன்கள் ஏறத்தாழ சம நகர்திறன் (mobility) கொண்டவையாக இருக்க வேண்டும், இதனால் உப்புப் பாலம் இரு பக்கங்களிலும் மின்னூட்ட நடுநிலைமையைச் சமமாகப் பேணுகின்றது. KCl(aq), KNO₃(aq), NH₄Cl(aq), NH₄NO₃(aq) பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் தெரிவுகள். மாற்றாக, ஒரு நுண்துளை தட்டு (porous plate) மூலமும் இரு அரை-மின்வாய்களை இணைக்கலாம்.
கலத்திலிருந்து மின்னோட்டம் எதுவும் பெறப்படாத நிலையில், கதோட்டுக்கும் அனோட்டுக்கும் இடையே காணப்படும் அழுத்த வேறுபாடே கலத்தின் மின்னியக்கவிசை (EMF). நியம நிபந்தனைகளின் கீழ் இது கதோட்டினதும் அனோட்டினதும் நியம மின்வாய் அழுத்தங்களின் வேறுபாட்டுக்குச் சமமாகின்றது.
E°cell பெறுமானம் நேராக இருந்தால், கலக் குறியீட்டில் எழுதப்பட்டவாறு தாக்கம் தானாக நிகழும் (spontaneous). அது மறையாக இருந்தால், எழுதப்பட்ட தாக்கம் தானாக நிகழாது — அதன் பின்முகத் தாக்கமே தானாக நிகழும்.
E° என்பது நியம நிபந்தனைகளின் கீழ் (298 K, 1 mol dm⁻³, 1 bar) மட்டுமே செல்லுபடியாகும். ஆனால் மின்வாய் அழுத்தம் எப்போதும் நிலையானதன்று — அது அயன் செறிவையும் வெப்பநிலையையும் பொறுத்து மாறுபடுகின்றது. இம்மாற்றத்தைக் கணிப்பளவாக விளக்குவதே நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாடு (Nernst equation). ஒரு அரைக்கலத் தாக்கத்திற்கு (Mⁿ⁺ + ne⁻ ⇌ M):
இங்கு E உண்மையான மின்வாய் அழுத்தம்; R வாயு மாறிலி (8.314 J K⁻¹ mol⁻¹); T கெல்வினில் வெப்பநிலை; n இடம்பெறும் இலத்திரன்களின் எண்ணிக்கை; F பரடேயின் மாறிலி (96,500 C mol⁻¹); Q தாக்க பாகவீதம். இதிலிருந்து இரு முடிவுகள் கிடைக்கின்றன: ஒட்சியேற்றப்பட்ட வடிவத்தின் (எ.கா. Mⁿ⁺ அயன்) செறிவு அதிகரிக்கும்பொழுது மின்வாய் அழுத்தம் அதிகரிக்கின்றது; வெப்பநிலை மாறும்பொழுது RT/nF காரணி மாறுவதால் மின்வாய் அழுத்தமும் மாறுகின்றது.
இரண்டு அரைக்கலங்களும் ஒரே மின்வாயையும் ஒரே வகை அயனையும் கொண்டிருந்தாலும், அவ்வயனின் செறிவு மட்டும் வேறுபடும்பொழுது அமைகின்ற கலமே செறிவுக் கலம் (concentration cell). நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாட்டின்படி, செறிவு கூடிய அரைக்கலத்தின் மின்வாய் அழுத்தம் கூடியதாக இருப்பதால் அது கதோட்டாகவும், செறிவு குறைந்த அரைக்கலம் அனோட்டாகவும் தொழிற்படுகின்றன. தாக்கம் இரு கரைசல்களும் சம செறிவை அடையும்வரை தொடர்கின்றது; அந்நிலையில் Ecell = 0 ஆகி கலம் தொழிற்படுவதை நிறுத்திவிடுகின்றது.