Energia libera di Helmholtz

Quattro quantità chiamate “potenziali termodinamici” sono utili nella termodinamica chimica delle reazioni e dei processi non ciclici. Sono l’energia interna, l’entalpia, l’energia libera di Helmholtz e l’energia libera di Gibbs. L’energia libera di Gibbs G è definita da

L’energia interna U potrebbe essere pensata come l’energia richiesta per creare un sistema in assenza di cambiamenti di temperatura o volume. Ma come discusso nella definizione di entalpia, una quantità aggiuntiva di lavoro PV deve essere fatta se il sistema viene creato da un volume molto piccolo per “creare spazio” per il sistema. Come discusso nella definizione dell’energia libera di Helmholtz, un ambiente a temperatura costante T contribuirà una quantità TS al sistema, riducendo l’investimento complessivo necessario per creare il sistema. Questo contributo energetico netto per un sistema creato in ambiente a temperatura T da un volume iniziale trascurabile è l’energia libera di Gibbs.

La variazione dell’energia libera di Gibbs, ΔG, in una reazione è un parametro molto utile. Può essere pensato come la quantità massima di lavoro ottenibile da una reazione. Per esempio, nell’ossidazione del glucosio, il cambiamento nell’energia libera di Gibbs è ΔG = 686 kcal = 2870 kJ. Questa reazione è la principale reazione energetica nelle cellule viventi.