szabad energiatartalom free enthalpy (Gibbs free energy, G) összeadódó állapotfüggvény; a belső energiának a munkára fordítódó, vagyis a hasznosítható részét adja meg; a vegyfolyamat végbemenésének a meghatározója. A hőmérséklet, az energiatartalom és a rendezetlenség összefüggéséből kiszámítható mennyiség. Származtatott mennyiség, kiterjedése nincs. Jele: G, mértékegysége joule (J).
Szabvány körülmények között (zárt rendszerben [a rendszer falán csak energia hatolhat át, anyag nem], állandó nyomáson és állandó hőmérsékleten) a Gibbs–Helmholtz-egyenlettel számolható ki, amely egyenlő: H - T ∙ S (H a hőtartalom [energiatartalom]; S a rendezetlenség; T a hőmérséklet [Kelvin-fok]). Ekként a szabad energiatartalom a Kelvinben megadott hőmérséklet és a rendezetlenség szorzatának az energiatartalomból kivont része.
A szabad energiatartalom változását a ∆G jelöli (kJ/mol) = ∆H - T ∙ ∆S (∆H hőtartalom-változás [vegyülésenergia, kJ/mol]; ∆S a rendezetlenség változása [j ∙ mol-1 ∙ K-1], T hőmérséklet [K]). A DG mértéke a vegyfolyamat irányát mutatja. Ha a ∆G <0, a folyamat önként végbemegy (energialeadó); ha >0, nem zajlik le önként (energiát igényel). A ∆G = 0 az egyensúlyállapot.
A ∆G = ∆H - T ∙ ∆S egyenlet alapján a következő lehetőségek vannak:
▪ Ha a ∆S pozitív (fokozódik a rendezetlenség) és a ∆H negatív (hő-/energialeadás, a vegylet energiája nagyobb, mint a terméké), a ∆G <0 – a folyamat természetesen, önként végbemegy minden hőmérsékleten.
▪ Ha a ∆S negatív (csökken a rendezetlenség) és a ∆H pozitív (hő-/energiafelvétel, a vegylet energiája kisebb, mint a terméké), a ∆G >0 – a folyamat nem megy önként végbe semmilyen hőmérsékleten.
Ha a két változó előjele megegyezik (mindkettő negatív vagy mindkettő pozitív), az irány a hőmérséklet szerinti:
▪ Ha a ∆S negatív és a ∆H negatív, a folyamat önként csak alacsony hőmérsékleten megy végbe, pl. a víz megfagy. Ez azt jelenti, hogy csökken a rendszer rendezetlensége, ami gátolja a folyamatot, alacsony hőmérsékleten azonban a folyamat hő-/energialeadása már olyan nagy, hogy meghaladja a rendezetlenség csökkenésének gátló hatását, ezért a vegyfolyamat lezajlik.
▪ Ha a ∆S pozitív és a ∆H pozitív, a folyamat önként csak bizonyos hőmérséklet felett megy végbe, pl. a jég megolvad 0 fok felett, a víz elpárolog 100°C felett. Ez azt jelenti, hogy a rendezetlenség növekedése bizonyos hőmérsékleten túl meghaladja az energiaigényt, ezért megy végbe a vegyfolyamat.
Minden természetes vegyi átalakulás energia felszabadulásával jár, mert a vegylet energiatartalma nagyobb, mint a terméké, ezért megy végbe önként. Ha a folyamat energiát igényel (a termék energiája a nagyobb), csak akkor megy végbe, ha kapcsolódik másik – általában nagyobb mérvű – szabad energiatartalom csökkenésével járó vegyi folyamattal. Ezt nevezzük kapcsolt vegyfolyamatnak.
Előfordulnak olyan vegyfolyamatok, amelyek a sztabad energiatartalom alapján a (∆G <0) önként végbemehetnek, mégsem zajlanak le, mert rendkívül lassúak (mozgásellenőrzött folyamatok). Az ilyenek a szervezetben az enzimek közreműködésével játszódnak le. (→vegyfolyamat)
szabvány szabadenergia-tartalom a szabvány körülmények közt (298 K, 1023 hPa, 1 mólra vonatkoztatva) lezajló vegyfolyamatokra vonatkozó szabadenergia-tartalom. Változásának jele: DGo. A pH-függő vegyfolyamatok leírásánál ezt alkalmazzuk, így az életfolyamatok (pH = 7) ismertetésében is. A Gibbs–Helmholtz-egyenlet értékei egységnyi hidrogénion-töménységre (pH = 0) vonatkoznak.
A szabvány szabad energiatartalom változása vegyfolyamati állandó: a felvett vagy leadott energia mennyisége az olyan szabvány körülmények közt zajló vegyfolyamatban, amelyben a kiindulási anyagok (vegyletek) 100%-ban termékké alakulnak.