Universita degli Studi dellInsubria Chimica Fisica Termochimica dario

Universita’ degli Studi dell’Insubria Chimica Fisica Termochimica dario. bressanini@uninsubria. it http: //scienze-como. uninsubria. it/bressanini

Entalpia H = U + p. V n L’Entalpia è una funzione di stato, dipende solo dallo stato iniziale e da quello finale n A pressione costante, il H di un processo, o calore di reazione, è pari al calore scambiato. ´ H < 0 : processo esotermico ´ H > 0 : processo endotermico © Dario Bressanini 2

Processi Esotermici ed Endotermici © Dario Bressanini 3

Reazioni Esotermiche © Dario Bressanini 4

H Standard H tipo Tipo di Processo © Dario Bressanini Reagenti e prodotti in stati standard: 1 bar e 25 °C H 2 O(l) H 2 O(g) vap. H° (373 K) = +44 k. J mol-1 5

Cambiamenti di Fase subl. H° = fus. H° + vap. H° © Dario Bressanini 6

Gas Sublimazione sub. H° Sublimazione Condensazione o Liquefazione vap. H° Vaporizzazione - sub. H° - vap. H° Liquidi Solidificazione Fusione - fus. H° Sublimazione © Dario Bressanini Solidi Sublimazione 7

Mistero Watson: Dottor Holmes, come funzionano le confezioni di freddo e caldo istantaneo? Sherlock Holmes: DH , mio caro Watson !!! © Dario Bressanini 8

Elementare Watson L’acetato di sodio ha un sol. H° positivo Na. CH 3 CO 2 (s) + calore Na+(aq) + CH 3 CO 2 -(aq) Quindi la formazione di acetato di sodio solido dai suoi ioni e’ una reazione esotermica © Dario Bressanini 9

Entalpia di Combustione n L’entalpia standard di combustione c. H° è l’entalpia standard per una ossidazione completa con O 2(g) di un composto organico, a dare H 2 O(l) e CO 2(g). C 3 H 8(g) + 5 O 2(g) 3 CO 2(g) + 4 H 2 O(l) © Dario Bressanini 10

Mistero Watson: Dottor Holmes, perchè sono grasso? Sherlock Holmes: DU = q + w !!! © Dario Bressanini 11

Elementare Watson Cibo 5 Unita’ di Energia Grasso 2 Unita’ di Energia Esercizio 3 Unita’ di Energia © Dario Bressanini 13

Elementare Watson Se l’entalpia di metabolizzazione dei cibi che assumiamo in un giorno è superiore al calore sviluppato e al lavoro eseguito nello stesso giorno, l’energia in eccesso non può svanire nel nulla. Il corpo umano la immagazzina sintetizzando principalmente grassi, che fungono da serbatoio di energia. A parità di peso, i grassi immagazzinano più energia di zuccheri o proteine. Per non ingrassare la termodinamica ci pone di fronte a due e solo due scelte: o si mangia di meno o si consuma di più facendo più esercizio. © Dario Bressanini 14

Contenuto Energetico dei Cibi n L’energia Chimica negli animali deriva dalla metabolizzazione di carboidrati, grassi e proteine Valore Energetico (k. J/g) (Cal/g) Carboidrati Grassi Proteine n 17 38 17 4 9 4 Spesso di usano le Calorie (Cal o kcal) 1 Cal = 1 kcal = 4. 184 k. J © Dario Bressanini 15

Contenuto Calorico n La quantita’ relativa di proteine, grassi e carboidrati nei cibi costituisce il contenuto calorico. © Dario Bressanini 16

Carboidrati n n La maggior parte dell’energia di cui abbiamo bisogno deriva dalla combustione di zuccheri e grassi. Per il glucosio, la combustione e’: C 6 H 12 O 6 (s) + 6 O 2 (g) 6 CO 2 (g) + 6 H 2 O (l) r. H = -2816 k. J n L’energia e’ disponibile immediatamente n Valore energetico medio = 17 k. J/g = 4 kcal/g © Dario Bressanini 18

“bevi la Coca-Cola® che ti fa bene…” Censura © Dario Bressanini 19

“bevi la Coca-Cola® che ti fa bene…” © Dario Bressanini 20

Grassi n n Anche la combustione dei grassi produce CO 2 e H 2 O. Ad esempio, la tristearina C 57 H 110 O 6 (s) + 163/2 O 2 (g) 57 CO 2 (g) + 55 H 2 O (l). r. H = -37. 8 x 104 k. J n I grassi sono il serbatoio energetico del corpo ´ Insolubili in acqua ´ Contenuto energetico medio = 38 k. J/g circa il doppio dei carboidrati. © Dario Bressanini 21

Proteine Contenuto energetico medio = 17 k. J/g, n Quando vengono metabolizzate dal corpo umano, l’azoto contenuto viene trasformato ed espulso sotto forma di urea. n Poiché i prodotti metabolici sono diversi da quelli ottenuti semplicemente bruciando le proteine in presenza di ossigeno, non è possibile utilizzare un normale calorimetro per misurare l’energia sviluppata. n Una soluzione utilizzata in passato è stata quella di chiudere un animale in un calorimetro!!, somministrargli del cibo e misurare così il calore © Dario Bressaniniprodotto 22 n