Термодинамика определяет возможность спонтанного протекания электрохимической реакции на основе изменения свободной энергии системы. Спонтанный процесс происходит, если изменение свободной энергии Гиббса $\Delta G$ в ходе реакции отрицательно. То есть, реакция будет спонтанной, если:

[
\Delta G < 0
]

Свободная энергия Гиббса связана с электродвижущей силой $ЭДС,E$ электрохимической ячейки следующим образом:

$$\Delta G=-nFE$$

где:

$\Delta G$ — изменение свободной энергии Гиббса,$n$ — количество перенесенных электронов в реакции,$F$ — постоянная Фарадея $около96485Кулонов/моль$,$E$ — ЭДС электрохимической ячейки в вольтах.

Если ЭДС положительная (E > 0), то ΔG будет отрицательным, что означает, что реакция будет спонтанной. Напротив, если ЭДС отрицательная (E < 0), то ΔG будет положительным, и реакция не будет происходить спонтанно.

Таким образом, связь между ЭДС и свободной энергией Гиббса позволяет предсказать, будет ли данная электрохимическая реакция протекать спонтанно на основе термодинамических параметров.