Всі хімічні реакції зазвичай супроводжуються зміною як ентропії, так і ентальпії. Зв'язок між ентальпії і ентропією системи встановлює функція стану, яка називається вільною енергією Гіббса або ізобарно-ізотермічним потенціалом (G). Вона характеризує напрямок і межа мимовільного протікання процесів в ізобарно-ізотермічних умовах (р = const і Т = const). З ентальпії і ентропією системи вільна енергія Гіббсасвязана співвідношенням
Абсолютне значення виміряти неможливо, тому використовується зміна функції в процесі протікання того чи іншого процесу:
Вільна енергія Гіббса вимірюється в кДж / моль і кДж. Фізичний сенс вільної енергії Гіббса: вільна енергія системи, яка може бути перетворена в роботу. Для простих речовин вільна енергія Гіббса приймається рівною нулю.
Знак зміни вільної енергії Гіббса DG і її величина при Р = const визначають термодинамічну стійкість системи:
· Якщо в хімічному процесі відбувається зниження вільної енергії Гіббса, тобто DG <0, процесс может протекать самопроизвольно, или говорят: процесс термодинамически возможен;
· Якщо продукти реакції мають більший термодинамічний потенціал, ніж вихідні речовини, тобто DG> 0, процес протікати мимовільно не може, або говорять: процес термодинамічно неможливий;
· Якщо DG = 0, то реакція може протікати як в прямому, так і в зворотному напрямку, тобто реакція оборотна.
Отже, мимовільні процеси при Р = const йдуть зі зменшенням вільної енергії Гіббса. Цей висновок справедливий як для ізольованих, так і для відкритих систем.
Зміна енергії Гіббса системи при утворенні 1 моль речовини з простих речовин, стійких в даних умовах, називається енергією Гіббса освіти речовини DGобр .. вимірюється в кДж / моль.
Якщо речовина знаходиться в стандартних умовах, то енергія Гіббса освіти називається стандартною енергією Гіббса освіти речовини (DG 0 обр.298). Стандартна енергія Гіббса освіти простого речовини, стійкого в стандартних умовах, дорівнює нулю. Значення DG 0 обр.298 речовин наводяться в довідниках.
Зміна енергії Гіббса, як і зміна ентальпії і ентропії, не залежить від шляху процесу, тому зміна енергііГіббса хімічної реакції DG дорівнює різниці між сумою енергій Гіббса утворення продуктів реакції і сумою енергій Гіббса утворення вихідних речовин з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів: