ENTALPIA E ENTROPIA

Prévia do material em texto

Fundamentos de química e bioquímica - Resumo sobre entalpia, calorimetria e metabolismo de carboidratos, gorduras e proteínas.
Entalpia é uma grandeza física definida no campo da termodinâmica clássica de forma que esta mensure a máxima energia de um sistema termodinâmico, teoricamente capaz de ser deste eliminada na forma de calor.
Se não acontece variação no volume de um sistema e nenhum trabalho de expansão é executado, então a variação na energia interna é igual à energia fornecida ao sistema como calor. Porém, estamos mais preocupados com transferências de calor à pressão constante. Muitas reações químicas ocorrem em recipientes abertos à atmosfera, logo, ocorrem à pressão constante de cerca de 1 atm. Tais sistemas são livres para expandirem-se ou contraírem-se.
A variação de entalpia em transformações fisico-químicas é geralmente expressa de forma proporcional à quantidade de matéria envolvida na reação, ou seja, equivalente ao número de mols envolvidos no processo.
A quantidade de calor que é dispensada ou absorvida em uma reação depende das quantidades de reagentes e produtos que cooperam na reação.
Sabemos também que substâncias sofrem alterações de estado chamadas de transições de fase, tais como vaporização, condensação e congelamento.
Cada uma destas transições de fase envolve uma mudança na energia da substância na proporção em que as moléculas separam-se umas das outras, juntam-se ou determinam-se em novos arranjos.
Há diversos tipos de entalpia. Os principais são: Entalpia Padrão, Entalpia de Combustão e Entalpia de Ligação. 
Entalpia padrão de formação de uma substância
A entalpia padrão de formação, ΔHf°, é a variação de entalpia para a formação de uma substância composta a partir de seus elementos constituintes na forma de substâncias simples no estado padrão. 
Entalpia de combustão de uma substância
A entalpia de combustão, ΔHc°, é a variação de entalpia na combustão completa de 1 mol de uma substância no estado-padrão. Reações de combustão são aquelas em que uma substância chamada combustível, reage com o gás oxigênio (O2). Numa combustão completa os produtos da reação são somente CO2 e H2O.
Entalpia de ligação
Outra forma de determinar a variação de entalpia de uma reação química envolve a concepção de energias de ligação, isto é, aquela relacionada à variação da energia potencial associada à força que une os átomos: entalpia de ligação é a energia necessária para romper um mol de ligações químicas entre pares de átomos no estado gasoso.
A energia de ligação mensura o calor necessário para quebrar 1 mol de uma estipulada ligação, supondo as substâncias no estado gasoso, a 25° e 1 atm.
A quebra de ligações é um processo endotérmico, portanto ΔH é positivo. 
A energia absorvida na ruptura de uma ligação é numericamente identica à energia liberada na sua formação.
Lei de Hess
Em 1840, um físico chamado Germain Henry Hess, com base em seus estudos sobre calores de reação, descobriu que quando uma reação se dá em ciclos, a soma dos calores de reação correspondentes aos variados estágios é igual ao calor de reação conseguido quando a reação é realizada completamente em uma só etapa. Então, enunciou sua lei: "Quando uma reação química apresenta etapas intermediárias, a variação de entalpia da reação geral equivale à soma das variações de entalpia de cada uma das etapas intermediárias". 
De acordo com essa lei, é possível calcular a variação de entalpia de uma reação por intermédio da somatória algébrica de equações químicas de reações que possuam ΔH conhecidos. 
Calorimetria
A percepção mais simplificada que temos de calor está ligada a quente e frio. Todos têm a idéia de que um corpo quente transmite calor para um corpo mais frio. Mas é necessário tomar alguns cuidados. A idéia de calor está agregada à idéia de temperatura, mas um corpo não possui calor. Ao receber calor, esta energia se modifica e pode aumentar a agitação das moléculas. Isso quer dizer que o calor recebido se modificou em energia cinética e por isso a temperatura aumenta. Então, podemos definir calor como a energia que é transferida entre dois corpos, ou partes distintas do mesmo corpo, que têm diferentes temperaturas. 
A calorimetria é a parte da termologia que estuda os fenômenos relacionados a trocas de calor. Serve para medir a quantidade de calor liberada ou absorvida durante um fenômeno, e é definida em cal/kcal ou joule (J)/kJ.
Carboidratos
Os carboidratos ou glicídios comumente chamados de açúcares são nutrientes energéticos feitos por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. É a principal fonte de energia do organismo podendo ainda ter papel estrutural ou plástico. 
Normalmente, os carboidratos constituem 65% de nossa dieta. O corpo armazena carboidratos em três lugares: no fígado, nos músculos e no sangue. Essas reservas impedem que nossos músculos sejam consumidos para a produção de energia em ocasiões de dieta de emagrecimento ou de estado de fome. Os carboidratos são classificados de acordo com sua estrutura química: monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. 
O calor de combustão para um carboidrato (glicídio) também varia conforme o arranjo dos átomos na molécula de cada carboidrato. O calor médio de combustão para o carboidrato é de 4,2 Kcal por grama de carboidrato oxidado.
Gorduras
A palavra lipídio vem do grego lipos (gordura). São identificados por suas propriedades. A sua principal propriedade característica é a solubilidade
A gordura do nosso corpo estoca energia, permitindo que nos movimentos e que todas as atividades vitais de nosso organismo sejam mantidas nos momentos em que não estivermos comendo. O tecido adiposo forma uma camada ao redor dos principais órgãos que os protege contra choques. Além disso, esse tecido isola termicamente nosso corpo contra perdas rápidas de calor. Uma dieta equilibrada com controle de gorduras é fundamental para uma vida saudável. 
O calor de combustão para as gorduras (lipídios) varia de acordo com a composição estrutural dos ácidos graxos que formam os triglicerídios. O calor médio de combustão para a gordura é considerado como sendo de 9,4 Kcal por grama de gordura oxidada. 
Proteínas 
As proteínas são macromoléculas que têm como unidades básicas os aminoácidos. Os aminoácidos são substancias orgânicas constituídas por um grupo amino e um grupo carboxílico. Dos aminoácidos isolados de seres vivos, apenas 20 são componentes naturais de proteínas. Desses, oito são denominados essenciais porque não são sintetizados em nosso organismo, o que torna necessário adquiri-los por meio da alimentação. Aqueles que nosso organismo consegue sintetizar são denominados não-essenciais.
A energia liberada pela queima da porção protéica de um alimento também varia em função de fatores: o tipo de proteína no alimento e o conteúdo de nitrogênio da proteína específica. Proteínas encontradas no ovo, carne ou feijão contém aproximadamente 16% de nitrogênio e possuem calor de combustão em torno de 5,7 Kcal. As proteínas presentes nas nozes possuem um conteúdo nitrogenado maior (18%). Um valor médio para o calor de combustão das proteínas é de 5,65 Kcal por grama de proteína oxidada. Em função da perda dos compostos nitrogenados que são combinados com átomos de hidrogênio e formam uréia, existe uma perda de 19% de energia das moléculas protéicas que passam a ter um calor de combustão de aproximadamente 4,6 Kcal/g. 
Aluna: Carolina Falcão Bunicoski
Matricula: 2017103381