この計算ツールでできること
このツールは、熱力学の関係式 \(\Delta G = -nFE\) を使って、電気化学反応の標準ギブズ自由エネルギー変化（\(\Delta G\)）を電池の起電力から求めます。電気化学と熱力学を結びつける式で、酸化還元反応が自発的に進むかどうか、また取り出せる有効な電気的仕事がどれだけあるかを教えてくれます。この関係は普遍的に成り立ち、ガルバニ電池（化学電池）でも電解槽でも同じように適用できます。
使い方
次の3つの値を入力します。nは、つり合わせた半反応式で移動する電子のモル数。Eは、電池の起電力（単位：ボルト）で、標準条件では標準起電力 E° を使います。Fは、ファラデー定数で、電子1モルあたり 96,485 クーロンです（初期値のままで構いません）。計算結果として、\(\Delta G\) をジュールと kJ/mol の両方で表示し、その反応が自発的かどうかも判定します。
式の意味
$$\Delta G = -\,\text{n} \cdot \text{F (C/mol)} \cdot \text{E (V)}$$ という式は、電池が取り出せる最大の電気的仕事（\(w = -nFE\)）をギブズ自由エネルギー変化と等しいとおくことから導かれます。ここで \(F = 96{,}485 \ \text{C/mol}\) は、電子のモル数とボルトをジュールに換算する役割を持ちます。1ボルト×1クーロンは1ジュールに等しいためです。起電力が正のとき \(\Delta G\) は負になり、これは反応が自発的（エネルギーを放出する向き）に進むことを示します。
計算例
ダニエル電池（Zn/Cu）を例に考えます。\(E° = 1.10 \ \text{V}\)、移動する電子数 \(n = 2\) です。$$\Delta G = -(2)(96485)(1.10) = -212{,}267 \ \text{J/mol} = -212.27 \ \text{kJ/mol}$$ この大きな負の値は、電池反応が強く自発的に進むことを裏づけており、実際に電池が使える電圧を生み出すことと一致します。
よくある質問
E が正なのに、なぜ \(\Delta G\) は負になるのですか？ \(\Delta G = -nFE\) のマイナス符号によって、起電力が正の場合は自由エネルギー変化が負（反応が有利）になることを意味します。
F にはどの値を使えばよいですか？ 標準のファラデー定数は \(96{,}485 \ \text{C/mol}\) です。教科書によっては 96,500 に丸めて使う場合もあります。
E が負になることはありますか？ あります。起電力が負だと \(\Delta G\) は正になり、反応は自発的に進みません。電気分解のように、外部からエネルギーを加える必要があることを意味します。
