Ultimo aggiornamento: 2026-06-16

La variazione di energia libera di Gibbs $\Delta G$ indica se una reazione è spontanea e quanto lavoro utile può compiere. Per una reazione redox che procede in una cella elettrochimica, quell’energia libera è trasportata dagli elettroni che si muovono attraverso una differenza di potenziale, e può quindi essere letta direttamente dalla tensione della cella. Questo calcolatore trasforma un potenziale di cella misurato o standard in $\Delta G$, il ponte tra elettrochimica e termodinamica che gli studenti incontrano quando collegano le tensioni di cella alla spontaneità.

Energia trasportata dagli elettroni

Quando $n$ moli di elettroni si muovono attraverso un potenziale $E$, il lavoro elettrico compiuto è il prodotto della carica per la tensione. Una mole di elettroni trasporta la costante di Faraday $F = 96\,485\ \mathrm{C/mol}$, quindi la variazione di energia libera è:

$\Delta G = -nFE$

Il segno meno codifica la convenzione secondo cui una reazione spontanea libera energia libera. Poiché questo prodotto risulta in joule per mole, dividendo per 1000 si esprime l’energia libera in kilojoule per mole. Usando il potenziale standard $E^\circ$ si ottiene l’energia libera standard $\Delta G^\circ$.

Esempio svolto

Una cella di Daniell trasferisce due elettroni e ha un potenziale standard di $1{,}10\ \mathrm{V}$:

L’ampio valore negativo mostra che la reazione è fortemente spontanea e può liberare una quantità considerevole di energia come lavoro elettrico.

Perché questa formula funziona

L’energia libera è il lavoro massimo, diverso da quello di espansione, ricavabile da un processo. In una cella, quel lavoro è elettrico: la carica $nF$ spinta attraverso una tensione $E$. Eguagliando le due grandezze si ottiene esattamente $\Delta G = -nFE$. La stessa relazione vale al contrario — un $\Delta G$ noto implica una tensione di cella — ed è così che dati termodinamici e misure elettrochimiche vengono verificati reciprocamente.

Per ricavare il potenziale di cella stesso dalle tabelle degli elettrodi, parti dal Calcolatore del potenziale standard di cella. Poiché $\Delta G^\circ$ è anche uguale a $-RT\ln K$, l’energia libera è legata direttamente alla posizione di equilibrio calcolata dall’Calcolatore della costante di equilibrio dal potenziale di cella. Per una via non elettrochimica alla stessa grandezza, il Calcolatore di energia libera di Gibbs usa invece entalpia ed entropia.