¿Una reacción ocurrirá espontáneamente? Esa es la pregunta que responde la energía libre de Gibbs. Combina la entalpía y la entropía en una sola magnitud que predice la espontaneidad. La ecuación es ΔG = ΔH - T ΔS. Si ΔG es negativo, la reacción es espontánea. Si es positivo, la reacción no es espontánea. Si es cero, el sistema está en equilibrio. La energía libre de Gibbs es la fuerza impulsora termodinámica.

El concepto fue desarrollado por Josiah Willard Gibbs en la década de 1870. Demostró que, a temperatura y presión constantes, la energía libre tiende a disminuir. La energía libre es la energía disponible para realizar trabajo útil. Parte de la energía total se encuentra en forma de entropía y no puede utilizarse. El resto es energía libre.

La energía libre de Gibbs explica muchas observaciones. Una reacción exotérmica con entropía creciente siempre es espontánea. Una reacción endotérmica con entropía decreciente nunca es espontánea. Una reacción exotérmica con entropía decreciente es espontánea a bajas temperaturas. Una reacción endotérmica con entropía creciente es espontánea a altas temperaturas. La dependencia de la temperatura proviene del término T ΔS.

La energía libre de Gibbs se utiliza para predecir la viabilidad de reacciones, calcular constantes de equilibrio y diseñar procesos químicos. También se emplea en biología para comprender el metabolismo. La hidrólisis del ATP presenta un delta G negativo, razón por la cual impulsa el trabajo celular. El campo de la bioenergética se fundamenta en la energía libre de Gibbs.