7.6: Darmowa energia

Energia swobodna – w skrócie G od nazwiska naukowca Gibbsa, który ją odkrył – jest miarą użytecznej energii, którą można uzyskać z reakcji w celu wykonania pracy. Jest to energia w reakcji chemicznej, która jest dostępna po uwzględnieniu entropii. Reakcje, które pobierają energię, są uważane za endergoniczne, a reakcje, które uwalniają energię, są egzergoniczne. Rośliny przeprowadzają reakcje endergoniczne, pobierając światło słoneczne i dwutlenek węgla w celu produkcji glukozy i tlenu. Zwierzęta z kolei rozkładają glukozę z roślin za pomocą tlenu i wytwarzają dwutlenek węgla i wodę. Kiedy układ jest w równowadze, nie ma zmiany netto w energii swobodnej. Aby komórki mogły utrzymać metabolizm i pozostać przy życiu, muszą pozostać poza równowagą przez stale zmieniające się stężenia reagentów i produktów

Darmowa energia

Kierunek przepływu energii przez układ określa, czy reakcja jest endergoniczna czy egzergoniczna. Uważa się, że systemy, w których nie ma zmiany netto energii swobodnej, są w równowadze. Większość reakcji chemicznych jest odwracalna – mogą przebiegać w obu kierunkach. Aby pozostać przy życiu, komórki muszą pozostać poza równowagą poprzez ciągłą zmianę stężeń reagentów i produktów, aby metabolizm nadal działał

Reakcje endergoniczne i egzergoniczne

Jeśli reakcja wymaga wkładu energii, aby posunąć się do przodu, to zmiana energii swobodnej lub ΔG reakcji jest dodatnia i reakcja jest uważana za endergoniczną – energia dostała się do systemu. W roślinach budowanie cząsteczek glukozy i tlenu z dwutlenku węgla i wody – za pomocą światła słonecznego – jest uważane za endergoniczne. Cząsteczki glukozy są uważane za cząsteczki magazynujące energię.

I odwrotnie, jeśli energia jest uwalniana w reakcji, to zmiana energii swobodnej lub ΔG jest ujemna i reakcja jest uważana za egzergoniczną. Produkty mają mniej energii swobodnej niż reagenty – energia opuściła system. Dzieje się tak u zwierząt, które rozkładają glukozę za pomocą tlenu do wytwarzania dwutlenku węgla i wody. Energia zawarta w cząsteczkach glukozy została uwolniona.