Qué hace esta calculadora
Esta herramienta determina el cambio de energía libre de Gibbs estándar (ΔG) de una reacción electroquímica a partir de su potencial de celda mediante la relación termodinámica \(\Delta G = -n F E\). Conecta la electroquímica con la termodinámica: te indica si una reacción redox es espontánea y cuánto trabajo eléctrico útil puede aportar. La relación es universal y se aplica a cualquier celda galvánica o electrolítica.
Cómo usarla
Introduce tres valores: n, el número de moles de electrones transferidos en las semirreacciones balanceadas; E, el potencial de celda en voltios (usa el potencial estándar E° para condiciones estándar); y F, la constante de Faraday, que vale 96.485 culombios por mol de electrones (puedes dejar el valor por defecto). La calculadora devuelve ΔG tanto en julios como en kilojulios por mol e indica si la reacción es espontánea.
La fórmula explicada
La ecuación $$\Delta G = -n \cdot \text{F (C/mol)} \cdot \text{E (V)}$$ surge de igualar el trabajo eléctrico máximo que puede realizar una celda (\(w = -nFE\)) con el cambio de energía libre de Gibbs. Aquí \(F = 96.485\ \text{C/mol}\) convierte los moles de electrones y los voltios en julios, ya que un voltio multiplicado por un culombio equivale a un julio. Un potencial de celda positivo da un ΔG negativo, lo que señala una reacción espontánea (que libera energía).
Ejemplo resuelto
Consideremos la celda de Daniell (Zn/Cu) con E° = 1,10 V y n = 2 electrones transferidos. $$\Delta G = -(2)(96485)(1{,}10) = -212.267\ \text{J/mol} = -212{,}27\ \text{kJ/mol}$$ El valor fuertemente negativo confirma que la reacción de la celda es muy espontánea, en consonancia con que la pila genere un voltaje aprovechable.
Preguntas frecuentes
¿Por qué ΔG es negativo cuando E es positivo? El signo menos en \(\Delta G = -nFE\) hace que un potencial positivo se corresponda con un cambio de energía libre negativo (favorable).
¿Qué valor de F debo usar? La constante de Faraday estándar es 96.485 C/mol. Algunos libros de texto la redondean a 96.500.
¿Puede E ser negativo? Sí. Un potencial de celda negativo da un ΔG positivo, lo que significa que la reacción no es espontánea y requiere aporte de energía (como en la electrólisis).
