СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ
Свободная энергия (общая работа, изотермическая полезная работа) - это энергия, способная производить работу. Для обозначения свободной энергии пользуются символом G в честь физика XIX века Дж. Уиларда Гиббса, введшего это понятие. Чаще всего под свободной энергией понимают свободную энергию Гиббса, хотя есть еще понятие свободной энергии Гельмгольца, обозначаемой символом A. В области биологии и физической химии более применима свободная энергия Гиббса. По определению
G = H -TS, где
H - энтальпия системы,
S - ее энтропия,
T - температура.
Приращение свободной энергии при постоянной температуре
ΔG = ΔH - TΔS.
В биологических системах обычно постоянны и давление, и объем, так что ΔH = ΔE, где E - внутренняя энергия системы. Определенная таким образом свободная энергия является функцией, которую можно использовать для вычислений в биологических системах при постоянной температуре и постоянном давлении, поскольку в этих условиях она обладает свойством потенциала. Общее правило для таких систем таково:
Если ΔG равно отрицательной величине, то реакция может протекать самопроизвольно;
Если ΔG равно положительной величине, то реакция не может протекать самопроизвольно;
Если ΔG равно нулю, то система находится в равновесии и не может ни приобретать, ни терять свободную энергию.
Для процесса образования химической связи очевидно, что чем прочнее данная связь, другими словами, чем большим изменением свободной энергии сопровождается ее образование, тем большее число атомов в системе находится в связанном состоянии. Это выражается количественно в следующем виде:
ΔG = -RT ln Keq, где
R - универсальная газовая постоянная,
T - абсолютная температура,
Keq - константа равновесия, ln Keq - логарифм константы равновесия по основанию e (e ≈2,718)