Czy reakcja zajdzie samoistnie? Na to pytanie odpowiada energia swobodna Gibbsa. Łączy ona entalpię i entropię w jedną wartość, która przewiduje spontaniczność. Równanie to delta G = delta H minus T delta S. Jeśli delta G jest ujemna, reakcja jest spontaniczna. Jeśli jest dodatnia, reakcja jest niespontaniczna. Jeśli jest równa zero, układ znajduje się w stanie równowagi. Energia swobodna Gibbsa jest termodynamiczną siłą napędową.

Koncepcję tę opracował Josiah Willard Gibbs w latach 70. XIX wieku. Wykazał on, że przy stałej temperaturze i ciśnieniu kierunek spontanicznych przemian jest niższy. Energia swobodna to energia dostępna do wykonania użytecznej pracy. Część energii całkowitej jest związana w entropii i nie może być wykorzystana. Reszta jest wolna.

Energia swobodna Gibbsa wyjaśnia wiele obserwacji. Reakcja egzotermiczna ze wzrostem entropii jest zawsze spontaniczna. Reakcja endotermiczna ze spadkiem entropii nigdy nie jest spontaniczna. Reakcja egzotermiczna ze spadkiem entropii jest spontaniczna w niskich temperaturach. Reakcja endotermiczna ze wzrostem entropii jest spontaniczna w wysokich temperaturach. Zależność temperaturowa wynika z członu T delta S.

Energia swobodna Gibbsa jest wykorzystywana do przewidywania wykonalności reakcji, obliczania stałych równowagi i projektowania procesów chemicznych. Jest również wykorzystywana w biologii do zrozumienia metabolizmu. Hydroliza ATP ma ujemną deltę G, dlatego napędza pracę komórek. Dziedzina bioenergetyki opiera się na energii swobodnej Gibbsa.