7.6 : Serbest Enerji

Serbest enerji -bunu keşfeden bilim adamı Gibbs nedeniyle G olarak kısaltılır- iş yapmak için gerçekleşen bir reaksiyondan elde edilebilen yararlı enerjinin bir ölçüsüdür. Entropi hesaba katıldıktan sonra oluşan kimyasal bir reaksiyondaki enerjidir.Enerji girişi olan reaksiyonlar endotermik olarak kabul edilir ve enerji açığa çıkaran reaksiyonlar ekzotermik olarak kabul edilir.Bitkiler, glikoz ve oksijen üretmek için güneş ışığını ve karbondioksiti kullanarak endotermik reaksiyonlar gerçekleştirir. Hayvanlar da oksijen kullanarak bitkilerdeki glikozu parçalar, karbondioksit ve su elde ederler. Bir sistem dengede olduğunda, serbest enerjide net bir değişiklik olmaz. Hücrelerin metabolizmayı çalışır halde tutması ve hayatta kalması için reaktantların ve ürünlerin konsantrasyonlarını sürekli değiştirerek dengeden uzak durmaları gerekir.

Serbest Enerji

Sistemden enerji akışının yönü reaksiyonun endotermik mi yoksa ekzotermik mi olduğunu belirler. Serbest enerjide kavramıyla ilgili net bir değişiklik olmayan sistemler dengede kabul edilir. Çoğu kimyasal reaksiyon geri döndürülebilirdir - her iki yönde de gerçekleşebilir. Hayatta kalmak için, hücrelerin sürekli reaktant ve ürünlerin konsantrasyonlarını değiştirerek denge dışında kalmaları gerekir böylece metabolizma çalıştırmaya devam edebilirler.

Endotermik ve Egzotermik Reaksiyonlar

Eğer bir reaksiyonu devam ettirmek için enerji girişi gerektiriyorsa, serbest enerjideki değişim veya reaksiyonun ΔG'si pozitiftir ve reaksiyon endotermik olarak kabul edilir— enerji sisteme girmiştir. Bitkilerde, karbondioksit ve sudan glikoz molekülleri ve oksijen üretilemesi -güneş ışığı yardımıyla- endetermik olarak kabul edilir. Glikoz molekülleri ise enerji depolama molekülleri olarak kabul edilir.

Tersine, enerji bir reaksiyonda serbest bırakılırsa, serbest enerji değişimi, veya ΔG negatif olursa, reaksiyon ekzotermik olarak kabul edilir. Ürünler reaktantlara göre daha az serbest enerjiye sahiptir—sistemden enerji çıkmıştır. Bu durum karbondioksit ve su yapmak için oksijen kullanarak glikoz yıkma reaksiyonu gerçekleştiren hayvanlarda olmaktadır. Glikoz moleküllerindeki enerji serbest bırakılır.