Spontana reaktioner uppstår utan någon nätinmatning av energi. Många faktorer påverkar huruvida en reaktion är spontan, inklusive om reaktionen är exoterm eller endoterm. Exoterma reaktioner som leder till ökad sjukdom, eller entropi, kommer alltid att vara spontana. Å andra sidan är endoterma reaktioner som leder till ökad ordning aldrig spontana. Ändå är ett antal reaktioner som innefattar upplösning eller blandning av vissa föreningar både spontana och endotermiska.

Entalp och Entropi

Förändringar i entalpi och entropi är två kvantiteter som påverkar spontaniteten hos en reaktion. Förändringen av entalpi av en reaktion kan i allmänhet förstås som förändringen i värme av en reaktion. Om denna förändring är negativ, avger systemet värmeenergi. reaktionen är exoterm. Om förändringen i entalpy är positiv absorberar systemet värmeenergi; reaktionen är endoterm. En annan faktor som påverkar spontanitet är en reaktions förändring i entropi. Entropi är en term som används för att beskriva slumpmässighet eller störning. Om det finns en ökning i sjukdomen är förändringen i entropi positiv. Om det finns en minskning av sjukdomen är förändringen i entropi negativ.

Gibbs Free Energy

Mängden som definierar om en reaktion är spontan kallas Gibbs fri energi. Gibbs fri energi beräknas genom att subtrahera produkten av systemets temperatur och förändringen i entropi från systemets förändring i entalpy. (Ordet "system" kan ersättas med ordet "reaktion".) Om detta resultat är negativt är reaktionen spontan. För att en endoterm reaktion ska vara spontan måste därför produkten av temperaturen och förändringen i entropi vara större än förändringen i entalpy.

Upplösning av ammoniumnitrat

När salt ammoniumnitratet upplöses i vatten, det förbrukar värme från omgivningen; detta är en endoterm process. Behållaren och omgivningen kan känna sig väldigt kalla när det händer. Av detta skäl används ammoniumnitrat i kalla förpackningar. I denna process är förändringen i entalpy positiv. Emellertid är förändringen i entropi också positiv; systemet blir mer oordnat. Denna förändring i entropi är stor nog att den matematiska produkten av temperaturen och förändringen i entropi i Gibbs fria energiekvation är större än förändringen i entalpy. Därför är Gibbs fria energi negativ, och reaktionen är spontan.

Bariumhydroxid och ammoniumtio-cyanat

Reaktionen mellan fast bariumhydroxidoktahydrat och fast ammoniumtiocyanat är endotermt och spontant. Två av produkterna i denna reaktion är ammoniakgas och flytande vatten. Dessa faser förändras från fast till både gas och vätska ger reaktionen en positiv förändring i entropi. Systemets sjukdom ökar på grund av dessa förändringar - gaser och vätskor har mer sjukdom än fasta ämnen. Återigen övervinner denna ökning i sjukdomen förändringen i entalpy, och reaktionen är spontan.