Bir tepkime kendiliğinden gerçekleşir mi? İşte Gibbs serbest enerjisinin cevapladığı soru bu. Entalpi ve entropiyi tek bir nicelikte birleştirerek kendiliğindenliği öngörür. Denklem ΔG = ΔH - T ΔS'dir. Eğer ΔG negatifse, tepkime kendiliğinden gerçekleşir. Eğer pozitifse, tepkime kendiliğinden gerçekleşmez. Eğer sıfırsa, sistem dengededir. Gibbs serbest enerjisi, termodinamik itici güçtür.

Bu kavram, 1870'lerde Josiah Willard Gibbs tarafından geliştirilmiştir. Gibbs, sabit sıcaklık ve basınçta, kendiliğinden değişimin yönünün daha düşük serbest enerjiye doğru olduğunu göstermiştir. Serbest enerji, yararlı iş yapmak için kullanılabilen enerjidir. Toplam enerjinin bir kısmı entropiye bağlıdır ve kullanılamaz. Geri kalanı ise serbesttir.

Gibbs serbest enerjisi birçok gözlemi açıklar. Artan entropiye sahip ekzotermik bir reaksiyon her zaman kendiliğinden gerçekleşir. Azalan entropiye sahip endotermik bir reaksiyon asla kendiliğinden gerçekleşmez. Azalan entropiye sahip ekzotermik bir reaksiyon düşük sıcaklıklarda kendiliğinden gerçekleşir. Artan entropiye sahip endotermik bir reaksiyon yüksek sıcaklıklarda kendiliğinden gerçekleşir. Sıcaklık bağımlılığı T delta S teriminden kaynaklanır.

Gibbs serbest enerjisi, reaksiyonların gerçekleşebilirliğini tahmin etmek, denge sabitlerini hesaplamak ve kimyasal süreçleri tasarlamak için kullanılır. Ayrıca biyolojide metabolizmayı anlamak için de kullanılır. ATP hidrolizinin negatif bir delta G değeri vardır, bu nedenle hücresel çalışmayı yönlendirir. Biyoenerji alanı, Gibbs serbest enerjisi üzerine kuruludur.