Vrije energie

Vrije energie – afgekort als G voor de wetenschapper Gibbs die het ontdekte – is het nuttige deel van de energie die aan een reactie kan worden onttrokken om arbeid te verrichten. Dit is het deel van de vrijgekomen energie in een chemische reactie dat beschikbaar is, nadat de entropieverandering ervan afgetrokken is. Reacties die energie opnemen worden endergonische reacties genoemd en reacties die energie vrijgeven worden exergonische reacties genoemd. Planten voeren endergonische reacties uit door zonlicht en koolstofdioxide op te nemen om glucose en zuurstof te produceren. Dieren gebruiken zuurstof om de glucose uit planten af te breken en maken koolstofdioxide en water aan. Wanneer een systeem in evenwicht is, is er geen netto verandering in vrije energie. Cellen moeten ervoor zorgen dat ze uit evenwicht blijven door constant concentraties van reactanten en producten te veranderen. Hierdoor wordt het metabolisme draaiende gehouden en blijven de cellen in leven.

Vrije energie

De richting van de energiestroom door het systeem bepaalt of de reactie endergonisch of exergonisch is. Systemen zonder netto verandering in vrije energie zijn in evenwicht. De meeste chemische reacties zijn omkeerbaar – ze kunnen in beide richtingen verlopen. Om in leven te blijven, moeten cellen uit evenwicht blijven door constant de concentraties van reactanten en producten te veranderen, zodat het metabolisme blijft doorgaan.

Endergonische Versus Exergonische Reacties

Als er energie aan een reactie moet worden toegevoegd, dan is de verandering in vrije energie, ofwel de ΔG van de reactie is positief en wordt de reactie als endergonisch gezien omdat energie aan het systeem is toegevoegd. In planten worden glucosemoleculen en zuurstof gemaakt uit koolstofdioxide en water met behulp van zonlicht. Dit is een endergonische reactie. De glucosemoleculen zijn de moleculen waarin energie opgeslagen is.

Als energie vrijkomt in een reactie, dan is de verandering in vrije energie, of ΔG, negatief en wordt de reactie als exergonisch gezien. De producten hebben minder vrije energie dan de reactanten, wat betekent dat energie het systeem heeft verlaten. Dit komt voor bij dieren die glucose afbreken met behulp van zuurstof om koolstofdioxide en water te maken. De energie in de glucosemoleculen is vrijgegeven.