Kommer en reaktion att ske av sig själv? Det är frågan som Gibbs fria energi besvarar. Den kombinerar entalpi och entropi till en enda kvantitet som förutsäger spontanitet. Ekvationen är delta G = delta H minus T delta S. Om delta G är negativ är reaktionen spontan. Om den är positiv är reaktionen icke-spontan. Om den är noll är systemet i jämvikt. Gibbs fria energi är den termodynamiska drivkraften.

Konceptet utvecklades av Josiah Willard Gibbs på 1870-talet. Han visade att vid konstant temperatur och tryck går den spontana förändringen mot lägre fri energi. Den fria energin är den energi som finns tillgänglig för att utföra användbart arbete. En del av den totala energin är bunden i entropi och kan inte användas. Resten är fri.

Gibbs fria energi förklarar många observationer. En exoterm reaktion med ökande entropi är alltid spontan. En endoterm reaktion med minskande entropi är aldrig spontan. En exoterm reaktion med minskande entropi är spontan vid låga temperaturer. En endoterm reaktion med ökande entropi är spontan vid höga temperaturer. Temperaturberoendet kommer från T delta S-termen.

Gibbs fria energi används för att förutsäga reaktioners genomförbarhet, beräkna jämviktskonstanter och designa kemiska processer. Den används också inom biologi för att förstå metabolism. ATP-hydrolys har ett negativt delta G, vilket är anledningen till att den driver cellulärt arbete. Området bioenergetik bygger på Gibbs fria energi.