Спонтане реакције се јављају без икаквог нето уноса енергије. Многи фактори утичу на то да ли је реакција спонтана, укључујући и то да ли је реакција егзотермна или ендотермна. Егзотермне реакције које резултирају повећаним поремећајем или ентропијом увек ће бити спонтане. С друге стране, ендотермне реакције које резултирају повећањем редоследа никада нису спонтане. Ипак, бројне реакције које укључују растварање или мешање одређених једињења су спонтане и ендотермне.
Енталпија и ентропија
Промене у енталпији и ентропији су две величине које утичу на спонтаност реакције. Промена енталпије реакције може се генерално разумети као промена топлоте реакције. Ако је ова промена негативна, систем одаје топлотну енергију; реакција је егзотермна. Ако је промена енталпије позитивна, систем апсорбује топлотну енергију; реакција је ендотермна. Други фактор који утиче на спонтаност је промена ентропије у реакцији. Ентропија је термин који се користи за описивање случајности или поремећаја. Ако постоји пораст поремећаја, промена ентропије је позитивна. Ако дође до смањења поремећаја, промена ентропије је негативна.
Гиббсова бесплатна енергија
Количина која дефинише да ли је реакција спонтана назива се Гиббсова бесплатна енергија. Гиббсова слободна енергија израчунава се одузимањем производа температуре система и промене ентропије од промене енталпије система. (Реч „систем“ може бити замењена речју „реакција“.) Ако је овај резултат негативан, реакција је спонтана. Стога, да би ендотермна реакција била спонтана, производ температуре и промене ентропије мора бити већи од промене енталпије.
Растварање амонијум нитрата
Када се сол амонијум нитрата раствори у води, троши топлоту из околине; ово је ендотермичан процес. Када се то догоди, контејнер и околина могу бити веома хладни на додир. Из тог разлога се амонијум нитрат користи у хладним паковањима. У овом процесу промена енталпије је позитивна. Међутим, промена ентропије је такође позитивна; систем постаје неуређенији. Ова промена ентропије је довољно велика да је математички производ температуре и промене ентропије у Гиббсовој једначини слободне енергије већи од промене енталпије. Стога је Гиббсова слободна енергија негативна, а реакција спонтана.
Баријум-хидроксид и амонијум-тиоцијанат
Реакција између чврстог баријум-хидроксид октахидрата и чврстог амонијум-тиоцијаната је ендотермна и спонтана. Два производа у овој реакцији су гас амонијак и течна вода. Ове фазне промене са чврсте на гас и течност дају реакцији позитивну промену у ентропији. Поремећај система се повећава услед ових промена - гасови и течности имају више нереда него чврсте материје. Поново, ово повећање поремећаја превазилази промену енталпије и реакција је спонтана.