자유에너지

내부 에너지 중 자유롭게 일로 변환할 수 있는 부분으로, 열역학 상태함수의 하나. 물리화학적으로는 헬름홀츠의 정적자유에너지 F와 깁스의 정압자유에너지 G를 정의하여 G＝F＋pV (p: 압력, V: 체적)이지만, 생물의 반응에서는 Δ(pV)는 무시할 수 있으므로 같은 것이라 한다. 또한 F의 변화 ΔF＝ΔU－TΔS만이 주로 문제가 된다(U, T, S는 각각 계의 내부에너지, 절대온도, 엔트로피). ΔF는 생물이 반응에서 끌어내 일에 전용할 수 있는 에너지의 상한을 준다. 그 변화량(일반적으로 ΔG°로 나타냄)을 생물학에서 다루는 경우에는 다음의 주의가 필요하다.

(1) 물의 활동도는 임의로 1.0으로 설정하여 계산한다.
(2) [H＋]＝1M은 실정에 맞지 않기 때문에 [H＋]＝ 10－7M(pH 7)의 값을 생각하고, 기호는 구별하여 ΔG°′라고 표시한다.
(3) 예를 들면 반응 aA＋bB⇌cC에서 각 성분은 표준농도(1M)에는 없기 때문에 식이 문제가 된다.
(4) 공역반응에서는 각 성분반응에서의 변화량의 합에 주목한다.
(5) ΔG°를 평형상수(Keq)로 대치하여 생각하는 것이 가끔 유용하다. 예를 들면 25℃에서는 ΔG°＝－RT ln K_eq＝－1,363 log10 K_eq 식으로 정리된다.