Всі хімічні процеси супроводжуються енергетичними ефектами, тобто виділенням чи поглинанням енергії, яка може виявлятися в різних формах. Дослідженням енергетичних ефектів хімічних реакцій, напрямків їх протікання і можливості їх самочинного перебігу займається хімічна термодинаміка, об’єктом вивчення якої є термодинамічна система і термодинамічний процес.

Властивості та стан системи описуються за допомогою термодинамічних параметрів (тиск, температура, об’єм, концентрація, маса, густина тощо ) і термодинамічних функцій (внутрішня енергія, ентальпія, ентропія, енергія Гіббса). Відмінною особливістю термодинамічних функцій є незалежність їх змінення від шляху переходу системи із початкового у кінцевий стан – змінення термодинамічних функцій визначаються лише характеристиками самих станів.

Хімічна термодинаміка базується на важливих законах. Перший закон термодинаміки, відповідно до якого теплота, що підводиться до системи, витрачається на прирощення її внутрішньої енергії та виконання роботи системою проти дії зовнішніх сил, є за своєю сутністю фактично вираженням універсального закону природи – закону збереження енергії.

Практичні розрахунки теплових ефектів реакцій виконуються на основі законів термохімії.

Принципову можливість самочинного перебігу хімічних реакцій, а також напрямок і межі їх протікання оцінюють на підставі змінення термодинамічних функцій. Самочинними вважаються ті процеси, що відбуваються в системі без підведення енергії ззовні чи без здійснення сторонньої роботи над системою.

Рушійними силами самочинного перебігу хімічних процесів є два фактори: ентальпійний, який характеризує прагнення системи до мінімуму енергії, і ентальпійний, зумовлений прагненням системи набути найбільш імовірного за даних умов стану. Термодинамічна імовірність визначається кількістю мікростанів, через які реалізується макростан системи. Відносну імовірність стану характеризує ентропія – термодинамічна функція, яка є мірою невпорядкованості системи.

Найважливіша термодинамічна функція – енергія Гіббса – характеризує ту частина енергетичного ефекту хімічної реакції, яку можна перетворити в роботу.

Змінення термодинамічних функцій дозволяє судити про напрям самочинного перебігу реакції. Остаточним критерієм є енергія Гіббса: якщо вона зменшується (ΔG < 0), то за даних умов самочинний перебіг реакції принципо можливий; у тому випадку, коли енергія Гіббса не змінюється (ΔG = 0), система перебуває у стані рівноваги; при зростанні енергії Гіббса (ΔG > 0) реакція самочинно перебігати не здатна.

Хімічна термодинаміка базується на важливих законах. Перший закон термодинаміки є по своєї сутності вираженням універсального закону природи – закону збереження енергії. Другий закон термодинаміки про можливість самочинного протікання реакцій за умови зростання ентропії має статистичний характер і є безперечно справедливим лише для ізольованих систем.