自由能指的是在某一个热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外作功的部分。
自由能(free energy)在物理化学中，按照亥姆霍兹的定容自由能F与吉布斯的定压自由能G的定义，G=A+PV (P为压力，V为体积)。在生物的反应中，因为△(PV)可以忽略不计，所以两者是相同的。只有这样，A的变化△A=△U-T△S才成为主要讨论的问题(U、T、S分别是该系统的内能、绝对温度、熵)。△A给出了生物反应中释放出来可用于做功的能量上限。其变化量(一般用△G*表示)在生物学上使用时必须注意下列事项:⑴水的活度，可随意设为1.0进行计算:⑵因[H+]=1M并不符合实际情况，一般认为[H+]=10^(-7) M(pH=7)，为了区别其符号写成△G0′;⑶例如反应，因各种成分并非标准浓度(1M)，把实际浓度代入下式后其值△G′就有问题了;⑷在共轭反应中，要注意各种成分反应的变化量之和;⑸把△G0改为用平衡常数(Keq)表示，往往是很有用的。
高能磷酸化合物(energy rich phosphate compounds)是指水解自由能在20.92KJ/mol以上的磷酸化合物。
代谢过程中出现的磷酸化合物，尽管它们都是脱水形成的，但是将它们再水解时，释放的自由能有极大的差异。有些自由能的变化为-2000到-3000cal，如6-磷酸葡萄糖、3-磷酸甘油、腺核苷酸等;另有一些如焦磷酸、乙酰磷酸、肌酸磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸等磷酸化合物，每克分子水解时，自由能的变化为-7000到-12000cal。根据这些实验结果，生化上将后一类磷酸化合物称作高能磷酸化合物，前一类称低能磷酸化合物(以5000cal为界限)。
