Findet eine Reaktion von selbst statt? Diese Frage beantwortet die Gibbs-Energie. Sie vereint Enthalpie und Entropie zu einer einzigen Größe, die die Spontaneität vorhersagt. Die Gleichung lautet ΔG = ΔH - TΔS. Ist ΔG negativ, verläuft die Reaktion spontan. Ist es positiv, verläuft die Reaktion nicht spontan. Ist es null, befindet sich das System im Gleichgewicht. Die Gibbs-Energie ist die thermodynamische Triebkraft.

Das Konzept wurde in den 1870er Jahren von Josiah Willard Gibbs entwickelt. Er zeigte, dass bei konstanter Temperatur und konstantem Druck die Richtung spontaner Veränderungen zu niedrigerer freier Energie gerichtet ist. Die freie Energie ist die Energie, die für nutzbare Arbeit zur Verfügung steht. Ein Teil der Gesamtenergie ist in Entropie gebunden und kann nicht genutzt werden. Der Rest ist frei.

Die Gibbs-Energie erklärt viele Beobachtungen. Eine exotherme Reaktion mit zunehmender Entropie verläuft stets spontan. Eine endotherme Reaktion mit abnehmender Entropie verläuft niemals spontan. Eine exotherme Reaktion mit abnehmender Entropie verläuft bei niedrigen Temperaturen spontan. Eine endotherme Reaktion mit zunehmender Entropie verläuft bei hohen Temperaturen spontan. Die Temperaturabhängigkeit ergibt sich aus dem Term T ΔS.

Die Gibbs-Energie dient zur Vorhersage der Reaktionsdurchführbarkeit, zur Berechnung von Gleichgewichtskonstanten und zur Entwicklung chemischer Prozesse. Sie wird auch in der Biologie zum Verständnis des Stoffwechsels verwendet. Die ATP-Hydrolyse weist ein negatives ΔG auf, weshalb sie zelluläre Arbeit antreibt. Die Bioenergetik basiert auf der Gibbs-Energie.