La energía libre, en el contexto de la física y la termodinámica, se refiere a la energía disponible en un sistema para realizar un trabajo útil. También se la conoce como energía libre de Gibbs o simplemente G. La energía libre tiene en cuenta tanto la entalpía (contenido calorífico total de un sistema) como la entropía (grado de desorden) del sistema, proporcionando una medida de la espontaneidad de un proceso o reacción en condiciones de temperatura y presión constantes.
Un cambio negativo en la energía libre (ΔG <0) indica que una reacción es espontánea y puede ocurrir sin un aporte de energía externa, mientras que un ΔG positivo indica una reacción no espontánea que requiere un aporte de energía para continuar. El término "energía libre" a veces puede malinterpretarse fuera de su contexto científico. En el discurso científico, la energía libre se refiere específicamente al potencial termodinámico que puede usarse para realizar trabajo, particularmente en procesos físicos y químicos.
No implica energía gratuita o disponible sin ningún esfuerzo o gasto. Ninguna energía es verdaderamente gratuita en el sentido de que no tiene costo ni está disponible universalmente sin límites. En física e ingeniería, la energía libre se refiere al concepto termodinámico descrito anteriormente, que cuantifica la energía disponible para realizar trabajo en un sistema.
Todas las formas de energía involucran recursos, ya sean recursos naturales, mano de obra humana o insumos tecnológicos, y normalmente incurren en costos o tienen impactos ambientales asociados con su extracción, conversión y utilización. En las notas de bioquímica, la energía libre a menudo se refiere a la energía libre de Gibbs (ΔG), que desempeña un papel crucial en las reacciones bioquímicas.
ΔG ayuda a determinar si las reacciones bioquímicas, como los procesos catalizados por enzimas o las vías metabólicas, son energéticamente favorables (espontáneas) o requieren un aporte de energía adicional para continuar. Las reacciones bioquímicas que liberan energía (ΔG <0) pueden impulsar procesos celulares como la síntesis de ATP, mientras que las reacciones con ΔG positivo requieren un aporte de energía para que se produzcan. La unidad de energía libre, ΔG, normalmente se expresa en julios (J) en el Sistema Internacional de Unidades (SI).
En contextos bioquímicos, particularmente en relación con reacciones enzimáticas y vías metabólicas, los cambios de energía libre (ΔG) se informan comúnmente en kilojulios por mol (kJ/mol) para reflejar el cambio de energía por mol de reactivos o productos involucrados en la reacción.
La unidad julio representa la cantidad de energía transferida o gastada al aplicar una fuerza de un newton en una distancia de un metro, lo que proporciona una medida estandarizada de los cambios de energía libre en cálculos y análisis científicos.