3.5: Uma Introdução à Energia Livre

Como podemos comparar a energia que é liberada de uma reação com a de outra reação? Usamos uma medida de energia livre para quantificar essas transferências de energia. Os cientistas chamam essa energia livre de energia livre de Gibbs (abreviada com a letra G) em homenagem a Josiah Willard Gibbs, o cientista que desenvolveu a medição. De acordo com a segunda lei da termodinâmica, todas as transferências de energia envolvem a perda de alguma energia em uma forma inutilizável, como o calor, resultando em entropia. A energia livre de Gibbs refere-se especificamente à energia de uma reação química que está disponível depois de contabilizarmos a entropia. Em outras palavras, a energia livre de Gibbs é a energia utilizável, ou energia que está disponível para fazer o trabalho.

Toda reação química envolve uma mudança na energia livre, chamada delta G (∆G). Podemos calcular a mudança na energia livre para qualquer sistema que sofra tal mudança, como uma reação química. Para calcular ∆G, subtraia a quantidade de energia perdida por entropia (denotada como ∆S) da mudança total de energia do sistema. A energia total no sistema é entalpia e nós a denotamos como ∆H. A fórmula para calcular ∆G é a seguinte, onde o símbolo T se refere à temperatura absoluta em Kelvin (graus Celsius + 273):

ΔG = ΔH − TΔS

Expressamos a mudança de energia livre padrão de uma reação química como uma quantidade de energia por mol do produto da reação (em quilojoules ou quilocalorias, kJ/mol ou kcal/mol; 1 kJ = 0,239 kcal) sob condições padrão de pH, temperatura e pressão. Geralmente calculamos as condições padrão de pH, temperatura e pressão em pH 7,0 em sistemas biológicos, 25 graus Celsius e 100 quilopascais (pressão de 1 atm), respectivamente. Observe que as condições celulares variam consideravelmente dessas condições padrão e, portanto, os valores ∆G calculados padrão para reações biológicas serão diferentes dentro da célula.

Este texto foi adaptado de Openstax, Biologia 2e, Seção 6.2: Energia Potencial, Cinética, Livre e de Ativação e Openstax, Química 2e, Seção 16.4: Energia Livre.