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.

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

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 по своєї сутності фактично вираженням універсального закону природи – закону збереження енергії. Другий закон термодинаміки про можливість самочинного протікання реакцій за умови зростання ентропії, не має абсолютного характеру, а справедливий лише для ізольованих систем.

Практичні розрахунки теплових ефектів реакцій виконуються на основі законів термохімії.