ホーム 化学・生物 起電力からのギブズ自由エネルギーの計算 作成日: 2026年6月17日 17:24 起電力からのギブズ自由エネルギーの計算 入力 移動した電子数2起電力1.1 V 化学・生物 起電力からのギブズ自由エネルギーの計算 酸化還元反応の起電力から、ΔG = −nFE（n は移動した電子数、F はファラデー定数）を用いてギブズ自由エネルギー変化を求めます。 入力 移動した電子数 ≥ 1 反応1モルあたり外部回路を通過する電子のモル数 n。釣り合わせた半反応から求める。 起電力 V 測定された、または標準のセル電位。標準電位 E° を用いれば標準自由エネルギー ΔG° が得られる。 結果 値を入力すると計算結果が表示されます。 ギブズ自由エネルギー変化 kJ/mol 反応の自由エネルギー変化 ΔG = −nFE。負の値はエネルギーを放出する自発的な過程であることを示す。 共有 レポートを印刷 リセット 埋め込み この計算機を埋め込む プレビュー このコードをページに貼り付けると計算機を表示できます。 コードをコピー この計算を共有 このリンクを開くと、入力した値がそのまま表示されます。 リンクをコピー 共有する XFacebookLINE メール 最終更新: 2026-06-16 ギブズ自由エネルギー変化 ΔG\Delta G は、反応が自発的かどうか、またどれだけ有用な仕事をなしうるかを示す量である。電気化学セルの中で進む酸化還元反応では、この自由エネルギーは電位差の中を移動する電子によって運ばれるため、セルの電圧から直接読み取ることができる。この計算機は、測定された、または標準のセル電位を ΔG\Delta G に換算する。これは電気化学と熱力学を結ぶ橋であり、セル電圧と自発性を結びつける段階で学ばれる。 電子が運ぶエネルギー nn モルの電子が電位 EE を通って移動するとき、なされる電気的仕事は電荷と電圧の積である。電子一モルはファラデー定数 F=96,485 C/molF = 96{,}485\ \mathrm{C/mol} の電荷を運ぶため、自由エネルギー変化は次のようになる。 ΔG=−nFE\Delta G = -nFE マイナス符号は、自発的な反応が自由エネルギーを放出するという約束を表す。この積はジュール毎モルで得られるため、1000で割ると自由エネルギーをキロジュール毎モルで表せる。標準電位 E∘E^\circ を用いれば標準自由エネルギー ΔG∘\Delta G^\circ が得られる。 計算例 ダニエル電池は電子を2個移動させ、標準電位は 1.10 V1.10\ \mathrm{V} である。 ΔG∘=−nFE∘=−(2)(96,485)(1.10)=−212,267 J/mol≈−212.3 kJ/mol\begin{aligned} \Delta G^\circ &= -nFE^\circ \\ &= -(2)(96{,}485)(1.10) \\ &= -212{,}267\ \mathrm{J/mol} \\ &\approx -212.3\ \mathrm{kJ/mol} \end{aligned}ΔG∘=−nFE∘=−(2)(96,485)(1.10)=−212,267 J/mol≈−212.3 kJ/mol 大きな負の値は、反応が強く自発的に進み、相当量のエネルギーを電気的仕事として放出できることを示す。 この式が成り立つ理由 自由エネルギーは、ある過程から取り出せる最大の非膨張仕事である。セルではその仕事は電気的なもの、すなわち電荷 nFnF を電圧 EE を通して押し出す仕事である。両者を等しく置くと、ちょうど ΔG=−nFE\Delta G = -nFE が得られる。同じ関係は逆向きにも成り立ち、既知の ΔG\Delta G はセル電圧を意味する。これが熱力学データと電気化学測定を相互に検証する方法である。 電極の表からセル電位そのものを求めるには、標準起電力の計算から始めるとよい。ΔG∘\Delta G^\circ は −RTlnK-RT\ln K にも等しいため、自由エネルギーは起電力からの平衡定数の計算で計算する平衡の位置と直接結びつく。電気化学を経由しない同じ量の求め方として、ギブズ自由エネルギーの計算はエンタルピーとエントロピーを用いる。 よくある質問 (FAQ)ΔG と起電力を結ぶ式は何かΔG = −nFE であり、n は移動した電子のモル数、F はファラデー定数（96,485 C/mol）、E は起電力（ボルト）である。積 nFE はジュール毎モルの単位をもち、1000で割ると ΔG を kJ/mol で表せる。標準電位 E° を用いれば標準自由エネルギー ΔG° が得られる。 なぜ正の起電力は負の ΔG を与えるのかΔG = −nFE のマイナス符号は、自発的な反応が自由エネルギーを放出するという符号の約束を表している。ガルバニ電池は正の電位をもつため、マイナス符号によって ΔG は負となり、過程が自発的であることを示す。起電力が大きいほど自由エネルギーはより負になり、取り出せる最大の電気的仕事も大きくなる。 ファラデー定数とは何か、なぜここに現れるのかファラデー定数 F は電子1モルが運ぶ電荷で、96,485 クーロン毎モルである。nF を掛けると電子のモル数が全電荷に換算され、電位 E を掛けると電荷がエネルギーに換算される（エネルギー = 電荷 × 電圧）。これが ΔG = −nFE が電子数・電圧・自由エネルギーを結びつける理由である。 ここで ΔG は平衡定数とどう関係するか標準自由エネルギーは ΔG° = −RT ln K を通じて平衡定数と結びつく。ΔG° = −nFE° と組み合わせると ln K = nFE°/(RT) となり、正の標準起電力は K > 1、すなわち生成物に偏った反応に対応する。起電力・自由エネルギー・平衡定数は、同じ熱力学的駆動力を3つの観点から見たものである。 次のおすすめ 標準起電力の計算 両電極の標準還元電位から、E°cell = E°cathode − E°anode を用いて電気化学セルの標準起電力を求めます。 詳しく解説ギブズ自由エネルギーの計算 ΔG = ΔH − TΔS の式を用いて、エンタルピー変化 ΔH・エントロピー変化 ΔS・温度 T からギブズ自由エネルギー ΔG を計算する。 詳しく解説起電力からの平衡定数の計算 標準起電力から、ln K = nFE°/(RT) を用いて酸化還元反応の平衡定数 K を求めます。 詳しく解説 200+ ツール · 10 言語対応 · 完全無料 熱力学の他の計算 アレニウス式による計算ギブズ自由エネルギーの計算クラウジウス・クラペイロンの式 計算機ネルンスト方程式による計算ファントホッフの式の計算起電力からのギブズ自由エネルギーの計算 +6 more Show less 起電力からの平衡定数の計算凝固点降下の計算反応エンタルピー（熱量測定）計算機標準起電力の計算沸点上昇の計算平衡定数の計算 化学・生物の他のカテゴリ 化学量論 アトムエコノミーの計算モル計算質量パーセント組成の計算収率の計算滴定の計算平均原子量計算機理論収量の計算溶液 Ka から pKa への変換pH の計算ppm 濃度の計算ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式モル濃度の計算ラウールの法則による計算ランベルト・ベールの法則 計算機希釈の計算規定度計算機質量パーセント濃度の計算質量モル濃度の計算浸透圧の計算電離度（電離百分率）計算機溶解度積（Ksp）計算機すべてのツール グレアムの噴散の法則 計算機ドルトンの分圧の法則 計算機ファラデーの電気分解の法則 計算機ファンデルワールスの状態方程式計算機ボイル・シャルルの法則リュードベリの式 計算機一次反応の積分形速度式の計算気体の密度の計算形式電荷の計算二次反応の積分形速度式の計算半減期の計算不飽和度の計算平均反応速度の計算理想気体の状態方程式零次反応の積分形速度式の計算 この計算機は役に立ちましたか？ 役に立った 改善が必要 改善が必要 どのような点が改善されると良いですか？ フィードバックを送信 Powered by OneCalc ↗
最終更新: 2026-06-16 ギブズ自由エネルギー変化 ΔG\Delta G は、反応が自発的かどうか、またどれだけ有用な仕事をなしうるかを示す量である。電気化学セルの中で進む酸化還元反応では、この自由エネルギーは電位差の中を移動する電子によって運ばれるため、セルの電圧から直接読み取ることができる。この計算機は、測定された、または標準のセル電位を ΔG\Delta G に換算する。これは電気化学と熱力学を結ぶ橋であり、セル電圧と自発性を結びつける段階で学ばれる。 電子が運ぶエネルギー nn モルの電子が電位 EE を通って移動するとき、なされる電気的仕事は電荷と電圧の積である。電子一モルはファラデー定数 F=96,485 C/molF = 96{,}485\ \mathrm{C/mol} の電荷を運ぶため、自由エネルギー変化は次のようになる。 ΔG=−nFE\Delta G = -nFE マイナス符号は、自発的な反応が自由エネルギーを放出するという約束を表す。この積はジュール毎モルで得られるため、1000で割ると自由エネルギーをキロジュール毎モルで表せる。標準電位 E∘E^\circ を用いれば標準自由エネルギー ΔG∘\Delta G^\circ が得られる。 計算例 ダニエル電池は電子を2個移動させ、標準電位は 1.10 V1.10\ \mathrm{V} である。 ΔG∘=−nFE∘=−(2)(96,485)(1.10)=−212,267 J/mol≈−212.3 kJ/mol\begin{aligned} \Delta G^\circ &= -nFE^\circ \\ &= -(2)(96{,}485)(1.10) \\ &= -212{,}267\ \mathrm{J/mol} \\ &\approx -212.3\ \mathrm{kJ/mol} \end{aligned}ΔG∘=−nFE∘=−(2)(96,485)(1.10)=−212,267 J/mol≈−212.3 kJ/mol 大きな負の値は、反応が強く自発的に進み、相当量のエネルギーを電気的仕事として放出できることを示す。 この式が成り立つ理由 自由エネルギーは、ある過程から取り出せる最大の非膨張仕事である。セルではその仕事は電気的なもの、すなわち電荷 nFnF を電圧 EE を通して押し出す仕事である。両者を等しく置くと、ちょうど ΔG=−nFE\Delta G = -nFE が得られる。同じ関係は逆向きにも成り立ち、既知の ΔG\Delta G はセル電圧を意味する。これが熱力学データと電気化学測定を相互に検証する方法である。 電極の表からセル電位そのものを求めるには、標準起電力の計算から始めるとよい。ΔG∘\Delta G^\circ は −RTlnK-RT\ln K にも等しいため、自由エネルギーは起電力からの平衡定数の計算で計算する平衡の位置と直接結びつく。電気化学を経由しない同じ量の求め方として、ギブズ自由エネルギーの計算はエンタルピーとエントロピーを用いる。 よくある質問 (FAQ)ΔG と起電力を結ぶ式は何かΔG = −nFE であり、n は移動した電子のモル数、F はファラデー定数（96,485 C/mol）、E は起電力（ボルト）である。積 nFE はジュール毎モルの単位をもち、1000で割ると ΔG を kJ/mol で表せる。標準電位 E° を用いれば標準自由エネルギー ΔG° が得られる。 なぜ正の起電力は負の ΔG を与えるのかΔG = −nFE のマイナス符号は、自発的な反応が自由エネルギーを放出するという符号の約束を表している。ガルバニ電池は正の電位をもつため、マイナス符号によって ΔG は負となり、過程が自発的であることを示す。起電力が大きいほど自由エネルギーはより負になり、取り出せる最大の電気的仕事も大きくなる。 ファラデー定数とは何か、なぜここに現れるのかファラデー定数 F は電子1モルが運ぶ電荷で、96,485 クーロン毎モルである。nF を掛けると電子のモル数が全電荷に換算され、電位 E を掛けると電荷がエネルギーに換算される（エネルギー = 電荷 × 電圧）。これが ΔG = −nFE が電子数・電圧・自由エネルギーを結びつける理由である。 ここで ΔG は平衡定数とどう関係するか標準自由エネルギーは ΔG° = −RT ln K を通じて平衡定数と結びつく。ΔG° = −nFE° と組み合わせると ln K = nFE°/(RT) となり、正の標準起電力は K > 1、すなわち生成物に偏った反応に対応する。起電力・自由エネルギー・平衡定数は、同じ熱力学的駆動力を3つの観点から見たものである。
