Freie Energie bezieht sich im Kontext der Physik und Thermodynamik auf die Energie, die in einem System zur Verrichtung nützlicher Arbeit zur Verfügung steht. Sie ist auch als freie Gibbs-Energie oder einfach G bekannt. Die freie Energie berücksichtigt sowohl die Enthalpie (Gesamtwärmeinhalt eines Systems) als auch die Entropie (Grad der Unordnung) des Systems und liefert ein Maß für die Spontaneität eines Prozesses oder Reaktion unter konstanten Temperatur- und Druckbedingungen. Eine negative Änderung der freien Energie (ΔG < 0) zeigt an, dass eine Reaktion spontan ist und ohne externe Energiezufuhr ablaufen kann, während eine positive ΔG auf eine nichtspontane Reaktion hinweist, für deren Ablauf Energiezufuhr erforderlich ist. Der Begriff „freie Energie“ kann außerhalb seines wissenschaftlichen Kontexts manchmal missverstanden werden. Im wissenschaftlichen Diskurs bezeichnet freie Energie insbesondere das thermodynamische Potenzial, das zur Verrichtung von Arbeit, insbesondere bei physikalischen und chemischen Prozessen, genutzt werden kann. Damit ist nicht gemeint, dass Energie kostenlos oder ohne jeglichen Aufwand oder Aufwand verfügbar ist. Keine Energie ist wirklich kostenlos im Sinne von kostenlos oder universell und unbegrenzt verfügbar. In der Physik und Technik bezieht sich freie Energie auf das oben beschriebene thermodynamische Konzept, das die Energie quantifiziert, die zur Verrichtung von Arbeit in einem System zur Verfügung steht. Bei allen Formen von Energie handelt es sich um Ressourcen, seien es natürliche Ressourcen, menschliche Arbeitskraft oder technologische Inputs, und ihre Gewinnung, Umwandlung und Nutzung verursacht typischerweise Kosten oder hat Auswirkungen auf die Umwelt. In biochemischen Notizen bezieht sich die freie Energie oft auf die freie Gibbs-Energie (ΔG), die bei biochemischen Reaktionen eine entscheidende Rolle spielt. ΔG hilft bei der Bestimmung, ob biochemische Reaktionen, wie z. B. enzymkatalysierte Prozesse oder Stoffwechselwege, energetisch günstig (spontan) sind oder für ihren Ablauf eine zusätzliche Energiezufuhr erfordern. Biochemische Reaktionen, die Energie freisetzen (ΔG < 0), können zelluläre Prozesse wie die ATP-Synthese antreiben, während Reaktionen mit positivem ΔG eine Energiezufuhr erfordern. Die Einheit der freien Energie, ΔG, wird im Internationalen Einheitensystem (SI) typischerweise in Joule (J) ausgedrückt. In biochemischen Zusammenhängen, insbesondere in Bezug auf enzymatische Reaktionen und Stoffwechselwege, werden Änderungen der freien Energie (ΔG) üblicherweise in Kilojoule pro Mol (kJ/mol) angegeben, um die Energieänderung pro Mol der an der Reaktion beteiligten Reaktanten oder Produkte widerzuspiegeln. Die Einheit Joule stellt die Energiemenge dar, die übertragen oder verbraucht wird, wenn eine Kraft von einem Newton über eine Distanz von einem Meter ausgeübt wird, und stellt ein standardisiertes Maß für Änderungen der freien Energie in wissenschaftlichen Berechnungen und Analysen dar.