kjer označuje reaktante in produkte, je stehiometrijski faktor, in sicer pozitiven za produkte in negativen za reaktante. Gibbsova prosta energija reakcije je definirana kot:
kjer predstavlja kemijski potencial, pa aktivnost posamezne zvrsti. Ker pri koroziji potekajo predvsem z elektrokemijske reakcije, velja tudi:
S kombinacijo gornjih treh enačb dobimo izraz za prosto Gibbsovo energijo korozijske reakcije:
Po Faradayevem zakonu za prenos elektronov preko fazne meje velja zveza:
kjer predstavlja konstanto hitrosti, pa površinsko koncentracijo zvrsti. Konstante hitrosti je mogoče izraziti z Arrheniusovo enačbo:
kjer predstavlja aktivacijsko energijo, ki je odvisna od električnega polja na fazni meji:
je od potenciala neodvisen del aktivacijske energije, pa potencialna razlika čez električni dvosloj. če združimo vse od potenciala neodvisne spremenljivke v konstanti in dobimo:
in
kjer je potencial definiran kot , saj ne
moremo izmeriti, pa predstavlja proporcionalni faktor. Enačba preide v
kjer je i vsota parcialnega katodnega in anodnega toka:
Pri ravnotežnem potencialu je i enak 0, površinske koncentracije zvrsti, ki v reakciji sodelujejo, pa povprečni koncentraciji zvrsti v raztopini. Iz teh pogojev sledi:
oziroma:
Zveza pokaže, da je tok odvisen od koncentracije posameznih zvrsti
v raztopini. Električni tok je odvisen tudi od prekonapetosti sistema:
iz česar sledi:
Ko je hitrost kemijske reakcije pogojena izključno s prenosom
elektronov med elektrodo in posamezno zvrstjo, je ,
in enačba preide v Butler-Volmerjevo enačbo:
ki predstavlja odvisnost gostote korozijskega toka od prenapetosti v
sistemu. Natančen potek kemijskih reakcij pri koroziji pogosto ni znan.V Butler-Volmerjevo enačbo je zato smiselno uvesti empirične (Taflove) koeficiente:
iz Butler-Volmerjeve enačbe pa dobimo:
Butler-Volmerjeva enačba opisuje zvezo med gostoto toka in potencialom
elektrode z uporabo treh enostavno določljivih spremenljivk; in .
Za visoke anodne napetosti je , zato se Butler-Volmerjeva enačba poenostavi v:
oziroma v preurejeni logaritemski obliki:
Podobno velja tudi za visoke katodne prenapetosti, kjer je , iz česar sledi:
in: