7.6 : Énergie libre

L’énergie libre — abrégée par G d’après le scientifique Gibbs qui l’a découverte — est une mesure de l’énergie utile qui peut être extraite d’une réaction pour produire un travail. C’est l’énergie d’une réaction chimique qui est disponible après que l’entropie ait été prise en compte. Les réactions qui prennent de l’énergie sont considérées comme étant endergoniques et les réactions qui libèrent de l’énergie sont exergoniques. Les plantes effectuent des réactions endergoniques en absorbant la lumière du soleil et du dioxyde de carbone pour produire du glucose et de l’oxygène. Les animaux, à leur tour, décomposent le glucose des plantes à l’aide de l’oxygène et fabriquent du dioxyde de carbone et de l’eau. Lorsqu’un système est à l’équilibre, il n’y a pas de variation nette de l’énergie libre. Pour que les cellules maintiennent le métabolisme en marche et restent en vie, elles doivent rester hors de l’équilibre en changeant constamment les concentrations de réactifs et de produits

L’énergie libre

La direction du flux d’énergie à travers le système détermine si la réaction est endergonique ou exergonique. On considère que les systèmes sans variation nette d’énergie libre sont à l’équilibre. La plupart des réactions chimiques sont réversibles — elles peuvent se dérouler dans les deux sens. Pour rester en vie, les cellules doivent rester hors de l’équilibre en changeant constamment les concentrations de réactifs et de produits afin que le métabolisme continue à fonctionner.

Les réactions endergoniques par rapport aux réactions exergoniques

Si une réaction nécessite un apport d’énergie pour progresser, alors la variation de l’énergie libre, ou le ΔG de la réaction est positif et la réaction est considérée comme étant endergonique — de l’énergie est entrée dans le système. Chez les plantes, la construction de molécules de glucose et d’oxygène à partir du dioxyde de carbone et de l’eau, à l’aide de la lumière du soleil, est considérée comme étant endergonique. Les molécules de glucose sont considérées comme des molécules de stockage d’énergie.

Inversement, si de l’énergie est libérée lors d’une réaction, alors la variation de l’énergie libre, ou ΔG, est négative et la réaction est considérée comme étant exergonique. Les produits ont moins d’énergie libre que les réactifs : de l’énergie a quitté le système. Cela se produit chez les animaux qui décomposent le glucose en utilisant l’oxygène pour faire du dioxyde de carbone et de l’eau. L’énergie dans les molécules de glucose a été libérée.