Vil en reaksjon skje av seg selv? Det er spørsmålet Gibbs fri energi svarer på. Den kombinerer entalpi og entropi til én størrelse som predikerer spontanitet. Ligningen er delta G = delta H minus T delta S. Hvis delta G er negativ, er reaksjonen spontan. Hvis den er positiv, er reaksjonen ikke-spontan. Hvis den er null, er systemet i likevekt. Gibbs fri energi er den termodynamiske drivkraften.

Konseptet ble utviklet av Josiah Willard Gibbs på 1870-tallet. Han viste at ved konstant temperatur og trykk er retningen for spontan endring mot lavere fri energi. Den frie energien er energien som er tilgjengelig for å utføre nyttig arbeid. Noe av den totale energien er bundet i entropi og kan ikke brukes. Resten er fri.

Gibbs frie energi forklarer mange observasjoner. En eksoterm reaksjon med økende entropi er alltid spontan. En endoterm reaksjon med avtagende entropi er aldri spontan. En eksoterm reaksjon med avtagende entropi er spontan ved lave temperaturer. En endoterm reaksjon med økende entropi er spontan ved høye temperaturer. Temperaturavhengigheten kommer fra T delta S-leddet.

Gibbs fri energi brukes til å forutsi reaksjonsgjennomførbarhet, beregne likevektskonstanter og designe kjemiske prosesser. Den brukes også i biologi for å forstå metabolisme. ATP-hydrolyse har en negativ delta G, og det er derfor den driver cellulært arbeid. Feltet bioenergetikk er bygget på Gibbs fri energi.