Θα συμβεί μια αντίδραση από μόνη της; Αυτό είναι το ερώτημα στο οποίο απαντά η ελεύθερη ενέργεια Gibbs. Συνδυάζει την ενθαλπία και την εντροπία σε μια ενιαία ποσότητα που προβλέπει την αυθόρμητη δράση. Η εξίσωση είναι δέλτα G = δέλτα H μείον T δέλτα S. Εάν το δέλτα G είναι αρνητικό, η αντίδραση είναι αυθόρμητη. Εάν είναι θετική, η αντίδραση δεν είναι αυθόρμητη. Εάν είναι μηδέν, το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία. Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs είναι η θερμοδυναμική κινητήρια δύναμη.

Η έννοια αυτή αναπτύχθηκε από τον Josiah Willard Gibbs τη δεκαετία του 1870. Έδειξε ότι σε σταθερή θερμοκρασία και πίεση, η κατεύθυνση της αυθόρμητης αλλαγής είναι προς χαμηλότερη ελεύθερη ενέργεια. Η ελεύθερη ενέργεια είναι η ενέργεια που είναι διαθέσιμη για την εκτέλεση χρήσιμου έργου. Μέρος της συνολικής ενέργειας είναι δεσμευμένο στην εντροπία και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Το υπόλοιπο είναι ελεύθερο.

Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs εξηγεί πολλές παρατηρήσεις. Μια εξώθερμη αντίδραση με αυξανόμενη εντροπία είναι πάντα αυθόρμητη. Μια ενδόθερμη αντίδραση με μειούμενη εντροπία δεν είναι ποτέ αυθόρμητη. Μια εξώθερμη αντίδραση με μειούμενη εντροπία είναι αυθόρμητη σε χαμηλές θερμοκρασίες. Μια ενδόθερμη αντίδραση με αυξανόμενη εντροπία είναι αυθόρμητη σε υψηλές θερμοκρασίες. Η εξάρτηση από τη θερμοκρασία προέρχεται από τον όρο T δέλτα S.

Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη της σκοπιμότητας των αντιδράσεων, τον υπολογισμό σταθερών ισορροπίας και τον σχεδιασμό χημικών διεργασιών. Χρησιμοποιείται επίσης στη βιολογία για την κατανόηση του μεταβολισμού. Η υδρόλυση του ATP έχει αρνητικό Δέλτα G, γι' αυτό και καθοδηγεί την κυτταρική εργασία. Ο τομέας της βιοενεργειακής βασίζεται στην ελεύθερη ενέργεια Gibbs.