Universita’ degli Studi dell’Insubria
Chimica Fisica
Termochimica
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Entalpia
H = U + pV

L’Entalpia è una funzione di stato, dipende solo
dallo stato iniziale e da quello finale

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
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3
Reazioni Esotermiche
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4
H Standard

H
tipo
Reagenti e
prodotti in stati
standard: 1 bar
e 25 °C
H2O(l)  H2O(g)
Tipo di
Processo
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vapH° (373 K) = +44 kJ mol-1
5
Cambiamenti di Fase
sublH° = fusH° + vapH°
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Gas
Sublimazione
subH°
Sublimazione
Condensazione
o Liquefazione
vapH°
Vaporizzazione
-subH°
-vapH°
Liquidi
Solidificazione
Fusione
-fusH°
fusH°
Sublimazione
Solidi
Sublimazione
Mistero
Watson:
Dottor Holmes, come funzionano le
confezioni di freddo e caldo
istantaneo?
Sherlock Holmes:
H , mio caro
Watson !!!
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Elementare Watson
L’acetato di sodio ha un solH° positivo
NaCH3CO2 (s) + calore  Na+(aq) + CH3CO2-(aq)
Quindi la
formazione di
acetato di sodio
solido dai suoi ioni
e’ una reazione
esotermica
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Entalpia di Combustione

L’entalpia standard di combustione cH° è
l’entalpia standard per una ossidazione
completa con O2(g) di un composto organico, a
dare H2O(l) e CO2(g) .
C3H8(g) + 5 O2(g) 3 CO2(g) + 4 H2O(l)
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Mistero
Watson:
Dottor Holmes, perchè sono grasso?
Sherlock Holmes:
U = q + w !!!
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Elementare Watson
Cibo
5 Unita’ di
Energia
Grasso
2 Unita’ di
Energia
Esercizio
3 Unita’ di
Energia
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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.
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Contenuto Energetico dei Cibi

L’energia Chimica negli animali deriva dalla
metabolizzazione di carboidrati, grassi e proteine
Valore Energetico (kJ/g) (Cal/g)
Carboidrati
Grassi
Proteine

17
38
17
4
9
4
Spesso di usano le Calorie (Cal o kcal)
1 Cal = 1 kcal = 4.184 kJ
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Contenuto Calorico

La quantita’ relativa di proteine, grassi e
carboidrati nei cibi costituisce il contenuto
calorico.
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Cibi ed Energia
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Carboidrati


La maggior parte dell’energia di cui abbiamo
bisogno deriva dalla combustione di zuccheri e
grassi.
Per il glucosio, la combustione e’:
C6H12O6 (s) + 6 O2 (g)  6 CO2 (g) + 6 H2O (l)
rH = -2816 kJ

L’energia e’ disponibile immediatamente

Valore energetico medio = 17 kJ/g = 4 kcal/g
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“bevi la Coca-Cola® che ti fa bene…”
Censura
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“bevi la Coca-Cola® che ti fa bene…”
© Dario Bressanini
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Grassi


Anche la combustione dei grassi produce CO2 e
H2O.
Ad esempio, la tristearina
C57H110O6 (s) + 163/2 O2 (g)  57 CO2 (g) + 55 H2O (l).
rH = -37.8 x 104 kJ

I grassi sono il serbatoio energetico del corpo
 Insolubili in acqua
 Contenuto energetico medio = 38 kJ/g circa
il doppio dei carboidrati.
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Proteine
Contenuto energetico medio = 17 kJ/g,
 Quando vengono metabolizzate dal corpo
umano, l’azoto contenuto viene trasformato ed
espulso sotto forma di urea.
 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.
 Una soluzione utilizzata in passato è stata
quella di chiudere un animale in un
calorimetro!!, somministrargli del cibo e
misurare
così il calore prodotto
© Dario
Bressanini
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
Calorimetri per Animali
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Calorimetri per Uomini
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