Reaksi spontan terjadi tanpa masukan energi bersih. Banyak faktor yang mempengaruhi apakah suatu reaksi berlangsung spontan, termasuk apakah reaksi tersebut eksoterm atau endoterm. Reaksi eksotermik yang mengakibatkan peningkatan gangguan, atau entropi, akan selalu spontan. Di sisi lain, reaksi endotermik yang menghasilkan peningkatan urutan tidak pernah spontan. Namun demikian, sejumlah reaksi yang melibatkan pelarutan atau pencampuran senyawa tertentu bersifat spontan dan endotermik.
Entalpi dan Entropi
Perubahan entalpi dan entropi adalah dua besaran yang mempengaruhi spontanitas suatu reaksi. Perubahan entalpi reaksi secara umum dapat dipahami sebagai perubahan panas reaksi. Jika perubahan ini negatif, sistem mengeluarkan energi panas; reaksinya eksoterm. Jika perubahan entalpi positif, sistem menyerap energi panas; reaksinya bersifat endoterm. Faktor lain yang mempengaruhi spontanitas adalah perubahan entropi reaksi. Entropi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan keacakan atau ketidakteraturan. Jika ada peningkatan gangguan, perubahan entropi positif. Jika ada penurunan gangguan, perubahan entropi negatif.
Energi Bebas Gibbs
Besaran yang menentukan apakah suatu reaksi berlangsung spontan disebut Energi bebas Gibbs. Energi bebas Gibbs dihitung dengan mengurangkan produk suhu sistem dan perubahan entropi dari perubahan entalpi sistem. (Kata "sistem" dapat diganti dengan kata "reaksi".) Jika hasil ini negatif, reaksi berlangsung spontan. Oleh karena itu, agar reaksi endoterm berlangsung spontan, hasil kali suhu dan perubahan entropi harus lebih besar daripada perubahan entalpi.
Melarutkan Amonium Nitrat
Ketika garam amonium nitrat larut dalam air, ia mengkonsumsi panas dari sekitarnya; ini adalah proses endotermik. Wadah dan sekitarnya bisa terasa sangat dingin saat disentuh saat ini terjadi. Untuk alasan ini, amonium nitrat digunakan dalam kemasan dingin. Dalam proses ini, perubahan entalpinya positif. Namun, perubahan entropi juga positif; sistem menjadi lebih tidak teratur. Perubahan entropi ini cukup besar sehingga produk matematika dari suhu dan perubahan entropi dalam persamaan energi bebas Gibbs lebih besar daripada perubahan entalpi. Oleh karena itu, energi bebas Gibbs adalah negatif, dan reaksinya spontan.
Barium Hidroksida dan Amonium Tiosianat
Reaksi antara barium hidroksida oktahidrat padat dan amonium tiosianat padat bersifat endotermik dan spontan. Dua produk dalam reaksi ini adalah gas amonia dan air cair. Perubahan fase ini dari padat menjadi gas dan cair memberikan reaksi perubahan entropi positif. Ketidakteraturan sistem meningkat karena perubahan ini -- gas dan cairan memiliki lebih banyak ketidakteraturan daripada padatan. Sekali lagi, peningkatan ketidakteraturan ini mengatasi perubahan entalpi, dan reaksi berlangsung spontan.
