Spontānas reakcijas notiek bez jebkādas neto enerģijas ievadīšanas. Daudzi faktori ietekmē to, vai reakcija ir spontāna, ieskaitot to, vai reakcija ir eksotermiska vai endotermiska. Eksotermiskas reakcijas, kuru rezultātā palielinās traucējumi vai entropija, vienmēr būs spontānas. No otras puses, endotermiskās reakcijas, kuru rezultātā palielinās kārtība, nekad nav spontānas. Neskatoties uz to, vairākas reakcijas, kas saistītas ar noteiktu savienojumu izšķīdināšanu vai sajaukšanu, ir gan spontānas, gan endotermiskas.
Entalpija un entropija
Izmaiņas entalpijā un entropijā ir divi lielumi, kas ietekmē reakcijas spontanitāti. Reakcijas entalpijas izmaiņas parasti var saprast kā reakcijas siltuma izmaiņas. Ja šīs izmaiņas ir negatīvas, sistēma izdala siltumenerģiju; reakcija ir eksotermiska. Ja entalpijas izmaiņas ir pozitīvas, sistēma absorbē siltuma enerģiju; reakcija ir endotermiska. Vēl viens faktors, kas ietekmē spontanitāti, ir reakcijas izmaiņas entropijā. Entropija ir termins, ko lieto, lai aprakstītu nejaušību vai traucējumus. Ja palielinās traucējumi, entropijas izmaiņas ir pozitīvas. Ja samazinās traucējumi, entropijas izmaiņas ir negatīvas.
Gibsa bezmaksas enerģija
Lielumu, kas nosaka, vai reakcija ir spontāna, sauc par Gibsa brīva enerģija. Gibsa brīvo enerģiju aprēķina, atņemot sistēmas temperatūras un entropijas izmaiņu reizinājumu no sistēmas entalpijas izmaiņām. (Vārdu "sistēma" var aizstāt ar vārdu "reakcija".) Ja šis rezultāts ir negatīvs, reakcija ir spontāna. Tāpēc, lai endotermiskā reakcija būtu spontāna, temperatūras un entropijas izmaiņu reizinājumam jābūt lielākam par entalpijas izmaiņām.
Amonija nitrāta izšķīdināšana
Kad sāls amonija nitrāts izšķīst ūdenī, tas patērē siltumu no apkārtnes; tas ir endotermisks process. Kad tas notiek, konteiners un tā apkārtne var būt ļoti pieskāriena. Šī iemesla dēļ amonija nitrātu izmanto aukstās pakās. Šajā procesā entalpijas izmaiņas ir pozitīvas. Tomēr izmaiņas entropijā ir arī pozitīvas; sistēma kļūst nesakārtotāka. Šīs izmaiņas entropijā ir pietiekami lielas, lai temperatūras un entropijas izmaiņu matemātiskais reizinājums Gibsa brīvās enerģijas vienādojumā būtu lielāks nekā entalpijas izmaiņas. Tāpēc Gibsa brīvā enerģija ir negatīva, un reakcija ir spontāna.
Bārija hidroksīds un amonija tiocianāts
Reakcija starp cieto bārija hidroksīda oktahidrātu un cieto amonija tiocianātu ir endotermiska un spontāna. Divi no šīs reakcijas produktiem ir amonjaka gāze un šķidrs ūdens. Šīs fāzes izmaiņas no cietas uz gāzi un šķidrumu dod pozitīvas izmaiņas entropijā. Sistēmas traucējumi palielinās šo izmaiņu dēļ - gāzēm un šķidrumiem ir vairāk traucējumu nekā cietajām vielām. Atkal šis traucējumu pieaugums pārvar entalpijas izmaiņas, un reakcija ir spontāna.