هل سيحدث التفاعل تلقائيًا؟ هذا هو السؤال الذي تجيب عنه طاقة غيبس الحرة. فهي تجمع بين المحتوى الحراري والإنتروبيا في كمية واحدة تتنبأ بتلقائية التفاعل. المعادلة هي: ΔG = ΔH - TΔS. إذا كانت ΔG سالبة، يكون التفاعل تلقائيًا. إذا كانت موجبة، يكون التفاعل غير تلقائي. إذا كانت صفرًا، يكون النظام في حالة اتزان. طاقة غيبس الحرة هي القوة الدافعة الديناميكية الحرارية.

طُوّر هذا المفهوم على يد جوزيا ويلارد جيبس ​​في سبعينيات القرن التاسع عشر. وقد بيّن أنه عند ثبات درجة الحرارة والضغط، يكون اتجاه التغير التلقائي نحو طاقة حرة أقل. الطاقة الحرة هي الطاقة المتاحة لإنجاز شغل مفيد. جزء من الطاقة الكلية مُرتبط بالإنتروبيا ولا يمكن استخدامه، أما الباقي فهو طاقة حرة.

تُفسر طاقة غيبس الحرة العديد من الملاحظات. التفاعل الطارد للحرارة ذو الإنتروبيا المتزايدة يكون تلقائيًا دائمًا. التفاعل الماص للحرارة ذو الإنتروبيا المتناقصة لا يكون تلقائيًا أبدًا. التفاعل الطارد للحرارة ذو الإنتروبيا المتناقصة يكون تلقائيًا عند درجات الحرارة المنخفضة. التفاعل الماص للحرارة ذو الإنتروبيا المتزايدة يكون تلقائيًا عند درجات الحرارة المرتفعة. وينتج اعتماد التفاعل على درجة الحرارة من الحد TΔS.

تُستخدم طاقة غيبس الحرة للتنبؤ بإمكانية حدوث التفاعلات الكيميائية، وحساب ثوابت الاتزان، وتصميم العمليات الكيميائية. كما تُستخدم في علم الأحياء لفهم عملية الأيض. يتميز تحلل جزيء ATP بقيمة سالبة لـ ΔG، ولذلك فهو يُحفز العمليات الخلوية. ويُعتبر مجال الطاقة الحيوية قائمًا على طاقة غيبس الحرة.