Spontane reakcije događaju se bez neto unosa energije. Mnogi čimbenici utječu na to je li reakcija spontana, uključujući i to je li reakcija egzotermna ili endotermna. Egzotermne reakcije koje rezultiraju povećanim poremećajem ili entropijom uvijek će biti spontane. S druge strane, endotermne reakcije koje rezultiraju povećanjem redoslijeda nikada nisu spontane. Ipak, brojne reakcije koje uključuju otapanje ili miješanje određenih spojeva su spontane i endotermne.
Entalpija i entropija
Promjene u entalpiji i entropiji dvije su veličine koje utječu na spontanost reakcije. Promjena entalpije reakcije može se općenito shvatiti kao promjena topline reakcije. Ako je ova promjena negativna, sustav odaje toplinsku energiju; reakcija je egzotermna. Ako je promjena entalpije pozitivna, sustav apsorbira toplinsku energiju; reakcija je endotermna. Drugi faktor koji utječe na spontanost je promjena entropije u reakciji. Entropija je izraz koji se koristi za opisivanje slučajnosti ili poremećaja. Ako postoji porast poremećaja, promjena entropije je pozitivna. Ako postoji smanjenje poremećaja, promjena entropije je negativna.
Gibbsova besplatna energija
Količina koja definira je li reakcija spontana naziva se Gibbsova besplatna energija. Gibbsova slobodna energija izračunava se oduzimanjem umnoška temperature temperature sustava i promjene entropije od promjene entalpije sustava. (Riječ "sustav" može se zamijeniti riječju "reakcija".) Ako je ovaj rezultat negativan, reakcija je spontana. Stoga, da bi endotermna reakcija mogla biti spontana, umnožak temperature i promjene entropije mora biti veći od promjene entalpije.
Otapanje amonijevog nitrata
Kad se sol amonijevog nitrata otopi u vodi, troši toplinu iz svoje okoline; ovo je endotermni proces. Kad se to dogodi, spremnik i okolina mogu biti vrlo hladni na dodir. Iz tog se razloga amonijev nitrat koristi u hladnim pakiranjima. U ovom je procesu promjena entalpije pozitivna. Međutim, promjena entropije je također pozitivna; sustav postaje neuređeniji. Ova promjena entropije je dovoljno velika da je matematički umnožak temperature i promjene entropije u Gibbsovoj jednadžbi slobodne energije veći od promjene entalpije. Stoga je Gibbsova slobodna energija negativna, a reakcija spontana.
Barijev hidroksid i amonijev tiocijanat
Reakcija između čvrstog barij hidroksid oktahidrata i čvrstog amonijevog tiocijanata je endotermna i spontana. Dva proizvoda u ovoj reakciji su plin amonijak i tekuća voda. Ove fazne promjene iz krute u plin i tekućinu daju reakciji pozitivnu promjenu u entropiji. Poremećaj sustava povećava se zbog ovih promjena - plinovi i tekućine imaju više nereda nego čvrste tvari. Opet, ovaj porast poremećaja prevladava promjenu entalpije i reakcija je spontana.