Spontane reaksjoner oppstår uten netto energiinngang. Mange faktorer påvirker om en reaksjon er spontan, inkludert om reaksjonen er eksoterm eller endoterm. Eksoterme reaksjoner som resulterer i økt forstyrrelse, eller entropi, vil alltid være spontane. På den annen side er endotermiske reaksjoner som resulterer i en økning i orden aldri spontane. Likevel er en rekke reaksjoner som involverer oppløsning eller blanding av visse forbindelser både spontane og endotermiske.
Enthalpy og Entropy
Endringer i entalpi og entropi er to størrelser som påvirker spontaniteten til en reaksjon. Endringen i entalpi av en reaksjon kan generelt forstås som endringen i varme av en reaksjon. Hvis denne endringen er negativ, avgir systemet varmeenergi; reaksjonen er eksoterm. Hvis endringen i entalpi er positiv, absorberer systemet varmeenergi. reaksjonen er endoterm. En annen faktor som påvirker spontanitet er reaksjonens endring i entropi. Entropi er et begrep som brukes for å beskrive tilfeldighet eller lidelse. Hvis det er en økning i uorden, er endringen i entropi positiv. Hvis det er en reduksjon i forstyrrelse, er endringen i entropi negativ.
Gibbs Free Energy
Mengden som definerer om en reaksjon er spontan kalles Gibbs fri energi. Gibbs fri energi beregnes ved å trekke produktet av systemets temperatur og endringen i entropi fra systemets endring i entalpi. (Ordet "system" kan erstattes av ordet "reaksjon.") Hvis dette resultatet er negativt, er reaksjonen spontan. Derfor, for at en endoterm reaksjon skal være spontan, må produktet av temperaturen og endringen i entropi være større enn endringen i entalpi.
Oppløselig ammoniumnitrat
Når saltet ammoniumnitrat oppløses i vann, forbruker det varme fra omgivelsene; dette er en endoterm prosess. Beholderen og omgivelsene kan føles veldig kaldt å ta på når dette skjer. Av denne grunn brukes ammoniumnitrat i kalde pakninger. I denne prosessen er endringen i entalpi positiv. Endringen i entropi er imidlertid også positiv; systemet blir mer uordnet. Denne endringen i entropi er stor nok til at det matematiske produktet av temperaturen og endringen i entropi i Gibbs frie energiligning er større enn endringen i entalpi. Derfor er Gibbs fri energi negativ, og reaksjonen er spontan.
Bariumhydroksid og ammoniumtiocyanat
Reaksjonen mellom fast bariumhydroksydoktahydrat og fast ammoniumtiocyanat er endoterm og spontan. To av produktene i denne reaksjonen er ammoniakkgass og flytende vann. Disse faseendringene fra fast til både gass og væske gir reaksjonen en positiv endring i entropi. Systemets lidelse øker på grunn av disse endringene - gasser og væsker har mer uorden enn faste stoffer. Igjen overvinner denne økningen i uorden endringen i entalpi, og reaksjonen er spontan.