Spontaneità e non spontaneità di un processo sono concetti molto comuni e in un certo senso quasi familiari, perché coinvolgono di continuo la nostra esperienza giornaliera in relazione ad un gran numero di fenomeni, non necessariamente tutti di tipo chimico. L'acqua che scende a valle formando una o più cascate spettacolari è un tipico esempio di fenomeno spontaneo, mentre il sollevamento di una certa quantità d'acqua fino ai piani alti di un grattacielo è invece un processo non spontaneo, tant'è che si impiega una pompa. Questa suddivisione ha un'enorme importanza sia in natura che in tantissimi rami delle scienze applicate. La termodinamica, attraverso i suoi vari principi, offre strumenti molto validi sia in ambito fisico che in quello chimico (sono i potenziali termodinamici) per stabilire a quale delle due categorie appartenga un certo processo.

Ad ogni modo, senza entrare troppo in dettaglio, dal punto di vista chimico si ricorda che il motivo principale che giustifica il verificarsi delle reazioni chimiche nel loro insieme sono questioni di natura energetica che si concretizzano, quando ciò è possibile, nell'evoluzione del sistema verso più favorevoli (ovvero più bassi) valori di energia dei prodotti rispetto a quella posseduta dai reagenti. Ciò permette di stabilire quando una reazione è spontanea e quando non lo è. Ma quanto detto ha validità generale, cioè è un comportamento seguito da tutti i sistemi, sia chimici che fisici, i quali tendono sempre a raggiungere spontaneamente stati caratterizzati dalla più bassa energia compatibile possibile. Così ogni trasformazione spontanea che porta da uno stato di maggiore energia ad uno stato di minore energia, la formazione di legami chimici, lo scambio di elettroni tra specie chimiche che si realizza in una reazione d'ossidoriduzione e la rottura di alcuni legami per formarne altri più forti con atomi o molecole diverse rappresentano le modalità con cui il sistema chimico cerca di abbassare la propria energia.

Nel contesto di una pila, in seguito al verificarsi di una reazione di ossidoriduzione spontanea che abbassa l'energia chimica posseduta dai reagenti, la differenza di energia chimica così ottenuta è convertita in energia elettrica che, con qualche perdita, può essere utilizzata per compiere lavoro. Il sistema pila dunque fornisce energia elettrica attraverso una conversione elettrochimica e quanto detto può essere schematizzato in modo grafico, ad esempio, nel diagramma di sinistra in figura. Esso illustra che in una reazione di ossidoriduzione spontanea, parte dell'energia posseduta dai reagenti viene convertita in energia elettrica, mentre la parte restante resta "congelata" nei prodotti, di volta in volta diversi a seconda del tipo di reazione sfruttata nella pila.

Invece in un processo non spontaneo come l'elettrolisi dell'acqua o di un sale da un punto di vista energetico avviene esattamente l'opposto di quanto accade nella pila. Infatti una reazione redox non spontanea è un processo chimico che innalza l'energia chimica dei prodotti rispetto a quella posseduta dai reagenti e ovviamente tale differenza deve essere fornita al sistema dall'esterno (ad esempio sotto forma di corrente elettrica nel caso di un processo di elettrolisi). In altre parole, per far avvenire una reazione di ossidoriduzione non spontanea bisogna fornire al sistema energia dall'esterno. Quanto appena detto è illustrato graficamenete in figura dal disegno di destra.