الطاقة الحرة _ يُختصر بـ G للعالم جيبس الذي اكتشفه _ هو مقياس للطاقة المفيدة التي يمكن استخلاصها من تفاعل للقيام بعمل. إنها الطاقة في تفاعل كيميائي التي تتوفر بعد حساب القصور الحراري. تعتبر التفاعلات التي تستهلك الطاقة ماصة للطاقة والتفاعلات التي تطلق الطاقة تكون باعثة للطاقة. تقوم النباتات بتفاعلات مفعمة بالحيوية عن طريق أخذ ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون لإنتاج الجلوكوز والأكسجين. تقوم الحيوانات بدورها بتفكيك الجلوكوز من النباتات باستخدام الأكسجين وتنتج ثاني أكسيد الكربون والماء. عندما يكون النظام في حالة توازن ، لا يوجد تغيير صاف في الطاقة الحرة. لكي تحافظ الخلايا على عملية التمثيل الغذائي وتبقى على قيد الحياة ، يجب أن تبقى خارج التوازن عن طريق التغيير المستمر لتركيزات المواد المتفاعلة والمنتجات.

الطاقة الحرة

يحدد اتجاه تدفق الطاقة عبر النظام ما إذا كان التفاعل ماصاً أو باعثاً للطاقة. تعتبر الأنظمة التي لا يوجد بها تغيير صاف في الطاقة الحرة في حالة توازن. معظم التفاعلات الكيميائية قابلة للعكس _ يمكن أن تستمر في كلا الاتجاهين. للبقاء على قيد الحياة ، يجب أن تبقى الخلايا خارج التوازن عن طريق تغيير تركيزات المواد المتفاعلة والمنتجات باستمرار حتى يستمر التمثيل الغذائي.

التفاعلات الماصة للطاقة مقابل التفاعلات الباعثة للطاقة

إذا كان التفاعل يتطلب مدخلاً من الطاقة للمضي قدماً ، فإن التغيير في الطاقة الحرة ، أو ΔG للتفاعل يكون موجب والتفاعل يعتبر ماص للطاقة _ حيث دخلت الطاقة إلى النظام. في النباتات ، يعتبر بناء جزيئات الجلوكوز والأكسجين من ثاني أكسيد الكربون والماء _ بمساعدة أشعة الشمس _ من مصادر الطاقة. تعتبر جزيئات الجلوكوز بمثابة جزيئات تخزين الطاقة.

على العكس من ذلك ، إذا تم إطلاق الطاقة في تفاعل ، فإن التغيير في الطاقة الحرة ، أو ΔG يصبح سالب ويعتبر التفاعل طارداً للطاقة. المنتجات لديها طاقة حرة أقل من المواد المتفاعلة _ حيث خرجت الطاقة من النظام. يحدث هذا في الحيوانات التي تكسر الجلوكوز باستخدام الأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء. تم إطلاق طاقة جزيئات الجلوكوز.