Коротко: при постоянной температуре и давлении направление химической реакции определяется изменением энергии Гиббса. Критерии:

Спонтанно: (\Delta G<0)Равновесие: (\Delta G=0)Не спонтанно (требует ввода энергии или сопряжения): (\Delta G>0)

Основная связь с законами сохранения и энтропии:

Первый закон (энергосохранение) задаёт тепловой вклад через изменение энтальпии (\Delta H).Второй закон вводит изменение энтропии (\Delta S) для системы и окружения. При постоянной (T) и (P)
(\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\Delta S.)Также для вселенной: (\displaystyle \Delta S{\text{univ}}=-\frac{\Delta G{\text{sys}}}{T}.) Поэтому увеличение энтропии вселенной ((\Delta S{\text{univ}}>0)) эквивалентно (\Delta G{\text{sys}}<0).

Примеры:
1) Экзергонная (спонтанная) реакция — гидролиз АТФ:
( \mathrm{ATP}+\mathrm{H_2O}\to\mathrm{ADP}+\mathrm{P_i},\quad \Delta G^\circ'\approx -30.5\ \text{kJ·mol}^{-1}.)
Пояснение: высвобождается свободная энергия ((\Delta G<0)), её используют для привязанных неспонтанных процессов.

2) Обратная (эндэргонная) реакция — синтез АТФ из ADP и Pi:
( \mathrm{ADP}+\mathrm{P_i}\to\mathrm{ATP}+\mathrm{H_2O},\quad \Delta G^\circ'\approx +30.5\ \text{kJ·mol}^{-1}.)
Пояснение: (\Delta G>0), реакция не идёт сама по себе и требует ввода энергии (например, электрохемического градиента в митохондриях).

3) Энтропийно обусловленная спонтанность — растворение NaCl:
( \mathrm{NaCl{(s)}}\to\mathrm{Na^+{(aq)}}+\mathrm{Cl^-_{(aq)}},\quad \Delta G^\circ\approx -3.9\ \text{kJ·mol}^{-1}.)
Пояснение: (\Delta H>0) (эндотермично), но (\Delta S>0) достаточно велико, и (T\Delta S) перевешивает (\Delta H), поэтому (\Delta G<0).

4) Не спонтанная (энергозатратная) биосинтезная реакция — фотосинтез (упрощённо):
(6\ \mathrm{CO_2}+6\ \mathrm{H_2O}\to\mathrm{C6H{12}O_6}+6\ \mathrm{O_2},\quad \Delta G^\circ\approx +2870\ \text{kJ·mol}^{-1}.)
Пояснение: (\Delta G>0), процесс не идёт сам по себе и требует притока энергии света.

Вывод: первый закон задаёт энергетический баланс ((\Delta H)), второй закон определяет предпочтительное направление через изменение энтропии; при фиксированных (T,P) их сочетание даёт критерий спонтанности через (\Delta G=\Delta H-T\Delta S). Сопряжение реакций или подвод энергии позволяет выполнять реакции с положительным (\Delta G).