Spontane reakcije se pojavijo brez neto vnosa energije. Številni dejavniki vplivajo na to, ali je reakcija spontana, vključno s tem, ali je reakcija eksotermna ali endotermna. Egzotermne reakcije, ki povzročijo povečano motnjo ali entropijo, bodo vedno spontane. Po drugi strani pa endotermne reakcije, ki povzročijo povečanje zaporedja, niso nikoli spontane. Kljub temu so številne reakcije, ki vključujejo raztapljanje ali mešanje določenih spojin, spontane in endotermne.
Entalpija in entropija
Spremembe entalpije in entropije sta dve količini, ki vplivata na spontanost reakcije. Spremembo entalpije reakcije lahko na splošno razumemo kot spremembo toplote reakcije. Če je ta sprememba negativna, sistem oddaja toplotno energijo; reakcija je eksotermna. Če je sprememba entalpije pozitivna, sistem absorbira toplotno energijo; reakcija je endotermna. Drug dejavnik, ki vpliva na spontanost, je reakcijska sprememba entropije. Entropija je izraz, ki se uporablja za opis naključnosti ali motnje. Če se motnja poveča, je sprememba entropije pozitivna. Če se motnja zmanjša, je sprememba entropije negativna.
Gibbsova prosta energija
Količina, ki določa, ali je reakcija spontana, se imenuje Gibbsova prosta energija. Gibbsova prosta energija se izračuna tako, da se od spremembe sistemske entalpije odšteje zmnožek temperature sistema in spremembe entropije. (Besedo "sistem" lahko nadomestimo z besedo "reakcija.") Če je ta rezultat negativen, je reakcija spontana. Da bi bila endotermna reakcija spontana, mora biti zmnožek temperature in spremembe entropije večji od spremembe entalpije.
Raztapljanje amonijevega nitrata
Ko se sol amonijevega nitrata raztopi v vodi, porabi toploto iz okolice; to je endotermni proces. Ko se to zgodi, je posoda in okolica na dotik zelo hladna. Zaradi tega se amonijev nitrat uporablja v hladnih pakiranjih. V tem procesu je sprememba entalpije pozitivna. Vendar je tudi sprememba entropije pozitivna; sistem postane bolj neurejen. Ta sprememba entropije je dovolj velika, da je matematični zmnožek temperature in spremembe entropije v Gibbsovi enačbi proste energije večji od spremembe entalpije. Zato je Gibbsova prosta energija negativna in reakcija spontana.
Barijev hidroksid in amonijev tiocianat
Reakcija med trdnim barijevim hidroksidnim oktahidratom in trdnim amonijevim tiocianatom je endotermna in spontana. Dva proizvoda v tej reakciji sta plin iz amoniaka in tekoča voda. Te fazne spremembe iz trdne v plinsko in tekočo dajo reakciji pozitivno spremembo entropije. Zaradi teh sprememb se sistemska motnja poveča - plini in tekočine imajo več motenj kot trdne snovi. Tudi to povečanje motnje premaga spremembo entalpije in reakcija je spontana.
