chimica fisica termochimicatermochimica universita degli studi dellinsubria...
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Chimica FisicaChimica Fisica
TermochimicaTermochimicaTermochimicaTermochimica
Universita’ degli Studi dell’Insubria Universita’ degli Studi dell’Insubria
dario.bressanini@uninsubria.ithttp://scienze-como.uninsubria.it/bressanini
© Dario Bressanini 2
EntalpiaEntalpia
L’Entalpia è una L’Entalpia è una funzione di statofunzione di stato, dipende , dipende
solo dallo stato iniziale e da quello finalesolo dallo stato iniziale e da quello finale
A pressione costante, il A pressione costante, il HH di un processo, o di un processo, o
calore di reazionecalore di reazione, è pari al calore , è pari al calore
scambiato.scambiato.
H < 0H < 0 : processo : processo esotermicoesotermico
H > 0H > 0 : processo : processo endotermicoendotermico
H = U + H = U + ppVV
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Processi Esotermici ed Processi Esotermici ed EndotermiciEndotermici
© Dario Bressanini 4
Reazioni EsotermicheReazioni Esotermiche
© Dario Bressanini 5
HH Standard Standard
tipotipoHH
Reagenti e Reagenti e prodotti in stati prodotti in stati standard: 1 bar standard: 1 bar
e 25 °Ce 25 °C
Tipo di Tipo di ProcessoProcesso
HH22O(l) O(l) H H22O(g) O(g)
vapvapHH°° (373 K) = +44 kJ mol (373 K) = +44 kJ mol-1-1
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Cambiamenti di FaseCambiamenti di Fase
sublsublHH° ° = = fusfusHH°° + + vapvapHH° °
GasGas
LiquidiLiquidi
SolidiSolidi
CondensazioneCondensazioneo Liquefazioneo Liquefazione
VaporizzazioneVaporizzazione
SolidificazioneSolidificazione
FusioneFusione
SublimazioneSublimazione
SublimazioneSublimazione SublimazioneSublimazione
SublimazioneSublimazione
subsubH°H°vapvapH°H°
--vapvapH°H°
--subsubH°H°
fusfusH°H°
--fusfusH°H°
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MisteroMistero
Dottor Holmes, Dottor Holmes, come funzionano le come funzionano le confezioni di confezioni di freddofreddo e e caldocaldo istantaneoistantaneo? ?
Watson:Watson:
HH , mio caro , mio caro
Watson Watson !!! !!!
Sherlock Holmes:Sherlock Holmes:
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Elementare WatsonElementare Watson
L’acetato di sodio ha un L’acetato di sodio ha un solsolH°H° positivopositivo NaCHNaCH33COCO22 (s) + (s) + calorecalore Na Na++(aq) + CH(aq) + CH33COCO22
--(aq)(aq)
Quindi la Quindi la formazione di formazione di acetato di sodio acetato di sodio solido dai suoi solido dai suoi ioni e’ una ioni e’ una reazione reazione esotermicaesotermica
© Dario Bressanini 10
Entalpia di CombustioneEntalpia di Combustione
L’entalpia standard di combustione L’entalpia standard di combustione ccH°H° è è
l’entalpia standard per una ossidazione l’entalpia standard per una ossidazione completa con completa con OO22(g)(g) di un composto di un composto organico, a dare organico, a dare HH22O(l)O(l) e e COCO22(g)(g) ..
CC33HH88(g) + 5 O(g) + 5 O22(g) (g) 3 CO3 CO22(g) + 4 H(g) + 4 H22O(l) O(l)
© Dario Bressanini 11
MisteroMistero
Dottor Holmes, perchè sono grasso? Dottor Holmes, perchè sono grasso?
Watson:Watson:
U = q + w !!! U = q + w !!! Sherlock Holmes:Sherlock Holmes:
© Dario Bressanini 12
© Dario Bressanini 13
CiboCibo
Elementare WatsonElementare Watson
GrassGrassoo
5 Unita’ 5 Unita’ di Energiadi Energia
2 Unita’ 2 Unita’ di Energiadi Energia
3 Unita’ 3 Unita’ di Energiadi Energia
EserciziEsercizioo
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Elementare WatsonElementare WatsonSe l’entalpia di metabolizzazione dei cibi che Se l’entalpia di metabolizzazione dei cibi che assumiamo in un giorno è superiore al calore assumiamo in un giorno è superiore al calore sviluppato e al lavoro eseguito nello stesso giorno, sviluppato e al lavoro eseguito nello stesso giorno, l’energia in eccesso non può svanire nel nulla. Il l’energia in eccesso non può svanire nel nulla. Il corpo umano la immagazzina sintetizzando corpo umano la immagazzina sintetizzando principalmente grassi, che fungono da serbatoio di principalmente grassi, che fungono da serbatoio di energia. energia. AA parità di peso, i grassi immagazzinano più energia parità di peso, i grassi immagazzinano più energia di zuccheri o proteine. Per non ingrassare la di zuccheri o proteine. Per non ingrassare la termodinamica ci pone di fronte a due e solo due termodinamica ci pone di fronte a due e solo due scelte: o si mangia di meno o si consuma di più scelte: o si mangia di meno o si consuma di più facendo più esercizio.facendo più esercizio.
© Dario Bressanini 15
Contenuto Energetico dei CibiContenuto Energetico dei Cibi
L’energia Chimica negli animali deriva dalla L’energia Chimica negli animali deriva dalla metabolizzazione di carboidrati, grassi e metabolizzazione di carboidrati, grassi e proteineproteine
Valore EnergeticoValore Energetico (kJ/g) (Cal/g) (kJ/g) (Cal/g)
CarboidratiCarboidrati 1717 44
GrassiGrassi 3838 99
ProteineProteine 1717 44
Spesso di usano le Calorie (Cal o kcal)Spesso di usano le Calorie (Cal o kcal)
1 Cal = 1 kcal = 4.184 kJ1 Cal = 1 kcal = 4.184 kJ
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Contenuto CaloricoContenuto Calorico
La quantita’ relativa di proteine, grassi e La quantita’ relativa di proteine, grassi e carboidrati nei cibi costituisce il contenuto carboidrati nei cibi costituisce il contenuto calorico.calorico.
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Cibi ed EnergiaCibi ed Energia
© Dario Bressanini 18
CarboidratiCarboidrati
La maggior parte dell’energia di cui La maggior parte dell’energia di cui abbiamo bisogno deriva dalla combustione abbiamo bisogno deriva dalla combustione di zuccheri e grassi.di zuccheri e grassi.
Per il glucosio, la combustione e’:Per il glucosio, la combustione e’:
CC66HH1212OO6 6 (s) + 6 O(s) + 6 O22 (g) (g) 6 CO 6 CO2 2 (g)(g) + 6 H+ 6 H22O (l)O (l)
rrHH = -2816 kJ = -2816 kJ
L’energia e’ disponibile immediatamenteL’energia e’ disponibile immediatamente Valore energetico medio = 17 kJ/g = 4 Valore energetico medio = 17 kJ/g = 4
kcal/gkcal/g
© Dario Bressanini 19
““bevi la Coca-Colabevi la Coca-Cola®® che ti fa che ti fa bene…”bene…”
Censura
© Dario Bressanini 20
““bevi la Coca-Colabevi la Coca-Cola®® che ti fa che ti fa bene…”bene…”
© Dario Bressanini 21
GrassiGrassi
Anche la combustione dei grassi produce COAnche la combustione dei grassi produce CO22
e He H22O.O. Ad esempio, la tristearinaAd esempio, la tristearina
CC5757HH110110OO6 6 (s)(s) + 163/2 O + 163/2 O22 (g) (g) 57 CO 57 CO2 2 (g)(g) + 55 H+ 55 H22O O
(l).(l).
rrHH = -37.8 x 10 = -37.8 x 1044 kJ kJ I grassi sono il serbatoio energetico del I grassi sono il serbatoio energetico del corpocorpo Insolubili in acquaInsolubili in acqua Contenuto energetico medio = 38 kJ/g Contenuto energetico medio = 38 kJ/g
circa il doppio dei carboidrati.circa il doppio dei carboidrati.
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ProteineProteine
Contenuto energetico medio = 17 kJ/g,Contenuto energetico medio = 17 kJ/g, Quando vengono metabolizzate dal corpo Quando vengono metabolizzate dal corpo
umano, l’azoto contenuto viene trasformato umano, l’azoto contenuto viene trasformato ed espulso sotto forma di urea.ed espulso sotto forma di urea.
Poiché i prodotti metabolici sono diversi da Poiché i prodotti metabolici sono diversi da quelli ottenuti semplicemente bruciando le quelli ottenuti semplicemente bruciando le proteine in presenza di ossigeno, non è proteine in presenza di ossigeno, non è possibile utilizzare un normale calorimetro possibile utilizzare un normale calorimetro per misurare l’energia sviluppata.per misurare l’energia sviluppata.
Una soluzione utilizzata in passato è stata Una soluzione utilizzata in passato è stata quella di chiudere un animale in un quella di chiudere un animale in un calorimetro!!, somministrargli del cibo e calorimetro!!, somministrargli del cibo e misurare così il calore prodottomisurare così il calore prodotto
© Dario Bressanini 23
Calorimetri per AnimaliCalorimetri per Animali
© Dario Bressanini 24
Calorimetri per UominiCalorimetri per Uomini
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