Vil en reaktion ske af sig selv? Det er spørgsmålet, som Gibbs frie energi besvarer. Den kombinerer entalpi og entropi i en enkelt størrelse, der forudsiger spontanitet. Ligningen er delta G = delta H minus T delta S. Hvis delta G er negativ, er reaktionen spontan. Hvis den er positiv, er reaktionen ikke-spontan. Hvis den er nul, er systemet i ligevægt. Gibbs frie energi er den termodynamiske drivkraft.

Konceptet blev udviklet af Josiah Willard Gibbs i 1870'erne. Han viste, at ved konstant temperatur og tryk er retningen af ​​spontan ændring mod lavere fri energi. Den frie energi er den energi, der er tilgængelig til at udføre nyttigt arbejde. Noget af den samlede energi er bundet i entropi og kan ikke bruges. Resten er fri.

Gibbs frie energi forklarer mange observationer. En eksoterm reaktion med stigende entropi er altid spontan. En endoterm reaktion med faldende entropi er aldrig spontan. En eksoterm reaktion med faldende entropi er spontan ved lave temperaturer. En endoterm reaktion med stigende entropi er spontan ved høje temperaturer. Temperaturafhængigheden kommer fra T delta S-leddet.

Gibbs fri energi bruges til at forudsige reaktioners gennemførlighed, beregne ligevægtskonstanter og designe kemiske processer. Den bruges også i biologi til at forstå metabolisme. ATP-hydrolyse har en negativ delta G, hvilket er grunden til, at den driver cellulært arbejde. Feltet bioenergetik er bygget på Gibbs fri energi.