La energía se mantiene durante las reacciones químicas. En una reacción pueden considerarse dos fases distinguidas: en primer lugar, los enlaces químicos de los reactivos se rompen, y luego se reordenan configurando nuevos enlaces. En esta operación se precisa cierta cuantía de energía, que será liberada si el enlace roto regresa a formarse. Los enlaces químicos con alta energía son conocidos como enlaces ‘fuertes’, pues precisan un esfuerzo mayor para romperse. Si en el producto se forman enlaces más fuertes que los que se rompen en el reactivo, se libera energía en forma de calor, configurando una reacción exotérmica. En caso contrario, la energía es absorbida y se genera una reacción endotérmica. Por causa de que los enlaces fuertes se hacen con más sencillez que los débiles, son más frecuentes las reacciones exotérmicas naturales; un ejemplo de ello es la combustión de los compuestos del carbono en el aire para hacer CO2 y H2O, que tienen enlaces fuertes. Pero igualmente se generan reacciones endotérmicas naturales, como la disolución de sal en agua.
Las reacciones endotérmicas suelen estar asociadas a la disociación de las moléculas. Esto último puede medirse por el crecimiento de la entropía del sistema. El efecto neto de la tendencia a formar enlaces fuertes y la tendencia de las moléculas e iones a disociarse se puede medir por el cambio en la energía libre del sistema. Todo cambio natural a temperatura y presión perseverantes supone un incremento de la energía libre, acompañado de un incremento de la fuerza del enlace.
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