Nicht alle spontanen Reaktionen laufen sofort ab, da freie Energie zur Verfügung steht oder fehlt, die die reagierenden Spezies zur Durchführung der Reaktion benötigen. Diese Energie ist als freie Gibbs-Energie bekannt.
Jede chemische Reaktion beinhaltet eine Änderung der freien Gibbs-Energie, die als Delta G bezeichnet wird. Diese Energieänderung wird berechnet, indem die Gesamtenergie der Reaktionsprodukte von der der Reaktanten abgezogen wird. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass der Gesamtenergiezustand eines Systems zu einer Entropiezunahme tendiert, was einer Abnahme der Energie der nach Durchführung der Reaktion vorhandenen Systembestandteile entspricht.
Wenn die Änderung der freien Gibbs-Energie einer Reaktion negativ ist, bedeutet dies, dass die Energie der Produkte niedriger ist als die Energie der Reaktanten, was bedeutet, dass die Reaktion spontan ist, da sie diesem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik gehorcht. Es ist jedoch die Größe dieser Änderung der freien Gibbs-Energie und nicht nur ihr Vorzeichen, die anzeigt, wie schnell die Reaktion wahrscheinlich ablaufen wird. Reaktionen mit größeren negativen Unterschieden in der freien Gibbs-Energie laufen schneller ab als solche mit einer geringeren Änderung der freien Energie. Die Energiedifferenz bei der spontanen Reaktion wird in verschiedenen Formen abgeführt, z. B. durch die Wärme eines Feuers oder die Elektronen einer Batterie.
