3.5: 자유 에너지 소개

한 반응에서 방출되는 에너지를 다른 반응의 에너지와 어떻게 비교할 수 있습니까? 우리는 이러한 에너지 전달을 정량화하기 위해 자유 에너지 측정을 사용합니다. 과학자들은 이 측정을 개발한 과학자인 Josiah Willard Gibbs의 이름을 따서 이 자유 에너지를 Gibbs 자유 에너지(문자 G로 약칭)라고 부릅니다. 열역학 제2법칙에 따르면 모든 에너지 전달은 열과 같이 사용할 수 없는 형태로 일부 에너지를 잃는 것을 포함하여 엔트로피를 생성합니다. Gibbs 자유 에너지는 특히 엔트로피를 고려한 후 사용할 수 있는 화학 반응의 에너지를 나타냅니다. 즉, Gibbs 자유 에너지는 사용 가능한 에너지 또는 작업을 수행하는 데 사용할 수 있는 에너지입니다.

모든 화학 반응에는 델타 G(∆G)라고 하는 자유 에너지의 변화가 포함됩니다. 우리는 화학 반응과 같은 변화를 겪는 모든 시스템에 대한 자유 에너지의 변화를 계산할 수 있습니다. ∆G를 계산하려면 시스템의 총 에너지 변화에서 엔트로피로 손실되는 에너지의 양(∆S로 표시)을 뺍니다. 시스템의 총 에너지는 엔탈성이며 이를 ∆H로 표시합니다. ∆G를 계산하는 공식은 다음과 같으며, 여기서 기호 T는 절대 온도(켈빈(섭씨 + 273도

δG = ΔH − TδS

당사는 표준 pH, 온도 및 압력 조건에서 반응 생성물의 몰당 에너지량(킬로줄 또는 킬로칼로리, kJ/mol 또는 kcal/mol, 1kJ = 0.239kcal)로 화학 반응의 표준 자유 에너지 변화를 표현합니다. 우리는 일반적으로 생물학적 시스템에서 pH 7.0, 섭씨 25도 및 100킬로파스칼(1기압 압력)에서 표준 pH, 온도 및 압력 조건을 각각 계산합니다. 세포 조건은 이러한 표준 조건과 상당히 다르므로 생물학적 반응에 대한 표준 계산 ∆G 값은 세포 내부에서 다를 수 있습니다.

이 텍스트는 Openstax, Biology 2e, 섹션 6.2: Potential, Kinetic, Free 및 Activation Energy 및 Openstax, Chemistry 2e에서 발췌한 것입니다. 섹션 16.4: 자유 에너지.