轉變自由能:轉換成為自由能。
概念
自由能freeenergy在物理化學中,按照亥姆霍茲的定容自由能F與吉布斯的定壓自由能G的定義,G=A+PV(p為壓力,V為體積)。在生物的反應中,因為△(PV)可以忽略不計,所以兩者是相同的。只有這樣,A的變化△A=△U-T△S才成為主要討論的問題(U、T、S分別是該系統的內能、絕對溫度、熵)。△A給出了生物反應中釋放出來可用於做功的能量上限
變換量
其變化量(一般用△G*表示)在生物學上使用時必須注意下列事項:(1)水的活度,可隨意設為1.0進行計算:(2)因[H+]=1M並不符合實際情況,一般認為[H+]=10-7M(pH7),為了區別其符號寫成△G0′;(3)例如反應,因各種成分並非標準濃度(1M),把實際濃度代入下式後其值△G′就有問題了;(4)在共軛反應中,要注意各種成分反應的變化量之和;(5)把△G0改為用平衡常數(Keq)表示,往往是很有用的。例如在25℃下
△G0=-RT1nKeq=-1363log10Keq
如何判斷在一個封閉系統內是否發生一個自發過程?吉布斯自由能就是這樣一個狀態函式之一,而卻是最常用的一種:封閉系統在等溫等壓條件下可能做出的最大有用功對應於狀態函式——吉布斯自由能(有時簡稱自由能或吉布斯函式,符號為G)的變化量。
△G=W′max
有上標加上的“′”的W′通指有用功,下表max則是表示它的絕對值達到最大值。
對於化學反應,它的吉布斯自由能的變化量△G可以通過電化學方法測得,即:
△G=nFE
其中E為原電池的電動勢,上式表明,若電動勢為E時向外電路釋放nmol電子,電池的吉布斯自由能的變化量△G(≡G終態-G始態)就等於-nFE。