Spontaniškos reakcijos vyksta be jokio grynojo energijos įvedimo. Daugelis veiksnių turi įtakos tai, ar reakcija yra spontaniška, įskaitant tai, ar reakcija yra egzoterminė, ar endoterminė. Egzoterminės reakcijos, dėl kurių padidėja sutrikimas arba entropija, visada bus spontaniškos. Kita vertus, endoterminės reakcijos, dėl kurių padidėja tvarka, niekada nėra spontaniškos. Nepaisant to, daugybė reakcijų, kurios apima tam tikrų junginių ištirpinimą ar sumaišymą, yra spontaniškos ir endoterminės.
Entalpija ir entropija
Entalpijos ir entropijos pokyčiai yra du dydžiai, turintys įtakos reakcijos spontaniškumui. Reakcijos entalpijos pokytį paprastai galima suprasti kaip reakcijos šilumos pokytį. Jei šis pokytis yra neigiamas, sistema atiduoda šilumos energiją; reakcija yra egzoterminė. Jei entalpijos pokytis yra teigiamas, sistema absorbuoja šilumos energiją; reakcija yra endoterminė. Kitas veiksnys, turintis įtakos spontaniškumui, yra reakcijos pokyčiai entropijoje. Entropija yra terminas, vartojamas atsitiktinumui ar sutrikimams apibūdinti. Jei sutrikimas padidėja, entropijos pokytis yra teigiamas. Jei sumažėja sutrikimas, entropijos pokytis yra neigiamas.
„Gibbs Free Energy“
Kiekis, apibrėžiantis, ar reakcija yra spontaniška, vadinamas Gibso laisva energija. Gibso laisva energija apskaičiuojama atėmus sistemos temperatūros ir entropijos pokyčio sandaugą iš sistemos pokyčių entalpijoje. (Žodį „sistema“ galima pakeisti žodžiu „reakcija“.) Jei šis rezultatas neigiamas, reakcija yra savaiminė. Todėl norint, kad endoterminė reakcija būtų savaiminė, temperatūros ir entropijos pokyčio sandauga turi būti didesnė už entalpijos pokyčius.
Tirpinantis amonio nitratas
Kai druskos amonio salietra ištirpsta vandenyje, ji sunaudoja šilumą iš savo aplinkos; tai yra endoterminis procesas. Kai tai atsitiks, konteineris ir jo aplinka gali būti labai šalti. Dėl šios priežasties amonio salietra naudojama šaltose pakuotėse. Šiame procese entalpijos pokytis yra teigiamas. Tačiau entropijos pokytis taip pat yra teigiamas; sistema tampa netvarkingesnė. Šis entropijos pokytis yra pakankamai didelis, kad matematinis temperatūros ir entropijos pokyčio sandauga Gibso laisvosios energijos lygtyje būtų didesnis nei entalpijos pokytis. Todėl laisva Gibso energija yra neigiama, o reakcija yra spontaniška.
Bario hidroksidas ir amonio tiocianatas
Kietojo bario hidroksido oktahidrato ir kieto amonio tiocianato reakcija yra endoterminė ir savaiminė. Du šios reakcijos produktai yra amoniako dujos ir skystas vanduo. Šie fazių pokyčiai iš kietos į dujas ir skystis suteikia teigiamą reakcijos pokytį entropijoje. Dėl šių pokyčių padidėja sistemos sutrikimas - dujos ir skysčiai turi daugiau sutrikimų nei kietosios medžiagos. Vėlgi, šis sutrikimo padidėjimas įveikia entalpijos pokyčius, o reakcija yra spontaniška.