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UNIDAD 2UNIDAD 2

¨̈ COMPOSICICOMPOSICIÓÓN QUN QUÍÍMICA DE LOSMICA DE LOSSERES VIVOS SERES VIVOS ¨̈

PARTE 1PARTE 1

¨̈ MATERIA MATERIA ¨̈

¿¿QUE ES LA MATERIA?QUE ES LA MATERIA?

LA MATERIA ES TODO AQUELLO QUE OCUPA UN LUGAR EN EL ESPACIO, ES DECIR TIENE MASA Y VOLUMEN

• Puede estar en diferentes estados: sólido, líquido y gaseoso.

LA MATERIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SÓLO SE TRANSFORMA

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MATERIA

• Toda la MATERIA está constituida por ELEMENTOS, sustancias que no pueden ser desintegradas por medios químicos comunes.

• En la naturaleza hay 92 ELEMENTOS

• La partícula más pequeña de un ELEMENTO es el ÁTOMO.

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• Los ÁTOMOS tienen un núcleo en su interior, con partículas cargadas positivamente: PROTONES

• El número de protones presente se lo denomina: NUMERO ATÓMICO

Ej: el número atómico del Hidrógeno (H) es 1, el del Oxígeno (O) 8, etc.

• Fuera del núcleo hay partículas cargadas negativamente: ELECTRONES, estos determinan la propiedades químicas de los átomos

• El n° ELECTRONES = n° de PROTONES

• En el núcleo además existen los NEUTRONES, partículas con carga neutra.

• La suma de los NEUTRONES junto con los PROTONES, nos da el PESO ATÓMICO del elemento.

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• Puede pasar que átomos de un mismo elemento difieran en el n° de NEUTRONES, pero nunca en el n° de PROTONES, entonces el NÚMERO ATOMICO es el mismo , pero lo que cambia es el PESO ATÓMICO. Aquellos átomos que difieren el peso atómico se denominan, ISÓTOPOS .

Los ISÓTOPOS, dadas sus características tienen importantes usos en investigación tanto en la biología como en la medicina.

Ej. hidrógeno-3 o tritio, carbono-12, carbono-14, uranio-238

MODELOS ATÓMICOS

• Hay diferentes ideas acerca de la estructura de los átomos, a estas ideas se las llama ¨ modelos atómicos ¨.

• En la actualidad hay 3 modelos diferentes: modelo planetario,modelo de BOHR,modelo orbital.

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Modelo planetario

Modelo de Bohr

Modelo orbital

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ELECTRONES

• La distancia de un electrón al núcleo esta determinada por la cantidad de energía potencial o de posición de este electrón.

• A > distancia del núcleo > cantidad de energía del electrón.

• Entonces cuando un electrón está cerca del núcleo posee una energía pequeña, se dice asíque se encuentra en un nivel energético bajo.

DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES

• Los electrones se mueven alrededor del núcleo,. Se denomina ORBITAL al volumen de espacio en el cual un electrón se encontrará el 90% del tiempo.

• Los electrones entonces ocuparán diferentes orbitales según el nivel energético que tengan, es decir dependiendo de la distancia de los mismos al núcleo.

DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES

• Existen 7 niveles de energía o capas donde pueden situarse los electrones, numerados del 1, el más interno, al 7, el más externo.

• A su vez, cada nivel tiene sus electrones repartidos en distintos subniveles, que pueden ser de cuatro tipos: s, p, d, f.

• En cada subnivel hay un número determinado de orbitales que pueden contener, como máximo, 2 electrones cada uno. Así, hay 1 orbital tipo s, 3 orbitales p, 5 orbitales d y 7 del tipo f. De esta forma el número máximo de electrones que admite cada subnivel es: 2 en el s; 6 en el p (2 electrones x 3 orbitales); 10 en el d (2 x 5); 14 en el f (2 x 7).

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DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES

321882Número máximo de electrones por nivel

2-6-10-142-6-102-62Número máximo de electrones en los orbitales

4s4p4d4f3s3p3d2s2p1sDenominación de los orbitales

1-3-5-71-3-51-31Número de orbitales de cada tipo

spdfspdspsSubniveles

4321-

• Un ÁTOMO es más estable cuando sus electrones están en su nivel energético más bajo y cuando todos sus orbitales externos están completos

Ej : GASES NOBLES: no reactivos estables

• Por esta razón es que los átomos tienden a unirse para completar sus orbitales y asíser mas estables, esto lo hacen a través de ENLACES

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• Cuando los ÁTOMOS se unen para completar sus orbitales mas externos se forman las MOLMOLÉÉCULAS.CULAS.

• Las fuerzas que los unen son los ENLACES

Ej: O2 =

H20 =

C20 =

Hay diferentes tipos de enlaces:

1) IÓNICOS

2) COVALENTES

MOLÉCULAS

ENLACE IÓNICO• El enlace iónico consiste en la atracción

electrostática entre átomos con cargas eléctricas de signo contrario. Es necesario que uno de los elementos pueda ganar electrones y el otro perderlo.

• Un ejemplo de sustancia con enlace iónico es el NaCl (cloruro de sodio)

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• El Cl n° atómico = 17 es decir le falta 1 e-

para completar su orbital externo• El Na n° atómico = 11 tiene solo 1e- en su

orbital externo

Entonces el e- del Na salta y completa el orbital del Cl, así los dos niveles externos están completos, en el nivel energético más bajo, más estable .

Ahora el Cl tiene un electrón más, está más electronegativo (anión), y el Na perdió un electrón, entonces está más electropositivo (catión).

• Cuando los ATOMOS quedan cargados se denominan IONES

Entonces el ION Na+ se une al ION Cl ̄formando así al NaClNaCl, llamado , llamado ¨̈CompuestoCompuesto iióóniconico¨̈

• Las uniones iónicas pueden separarse en el agua generando IONES LIBRESIONES LIBRES

EjEj: K : K ++Ca 2+Na +

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ENLACE COVALENTE

Cuando entre dos átomos se produce una traslación de electrones en ambos sentidos, y dichos electrones comparten la última capa de cada átomo, se constituye un "enlace covalente“.

ENLACE COVALENTE

Cloro Cloro

Cloro (Cl2)

ENLACE COVALENTE

• Estos enlaces se puede compartir desde 1 par, 2 y hasta 3 pares de electrones.

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ENLACE COVALENTE

En muchos enlaces covalentes, el par de electrones puede quedar más próximo a uno de los átomos. Esto le confiere a la molécula cierto grado de polaridad (como la que tiene, por ejemplo, el agua) lo cual la convierte en una unión "covalente polar". En otros casos, la distribución es más equivalente y armoniosa, dando un carácter apolar (unión "covalente apolar") como sucede con casi todos los compuestos orgánicos.

UNION COVALENTE POLAR, EL AGUA

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UNIONES INTERMOLECULARESUNIONES INTERMOLECULARES

Son las uniones que ocurren entre las Son las uniones que ocurren entre las molmolééculasculas

• Uniones Puente de Hidrógeno• Uniones de Van de Waals

UNIONES PUENTE DE HIDRUNIONES PUENTE DE HIDRÓÓGENOGENO

• Son uniones entre átomos de hidrógeno que se ligan covalentemente a un átomo de O o N, o entre algún otro elemento electronegativo de una molécula y otro átomo de gran electronegatividad de una molécula cercana

• Ej: H20

H2O, EL AGUA

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UNIONES PUENTE DE HIDRUNIONES PUENTE DE HIDRÓÓGENOGENO

• Son uniones que se rompen y se forman fácilmente, pero son las más fuertes entre las uniones moleculares.

• Por ser enlaces que forman largas cadenas y ser orientados, tiene gran importancia en la formación de estructuras tridimensionales y permitir cierta funcionalidad de macromoléculas biológicas como el ADN y proteínas.

ADN

UNIONES DE VAN DER WAALSUNIONES DE VAN DER WAALS

• Son fuerzas que se presentan cuando las moléculas, por estar muy próximas entre sí, se ven sometidas a ciertas interacciones, lo cual produce desplazamientos temporarios de sus nubes electrónica

• Estas fuerzas son muy débiles , en comparación con las demás uniones.

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COMPARACIÓN "INTENSIDAD DE UNIÓN ENTRE ÁTOMOS"

(En términos relativos, si se da valor 1 a la fuerza de unión Van der Waals).

• Unión Van der Waals 1• Unión por puente de hidrógeno 10• Unión covalente 100

Bibliografía de consulta

• Curtis & Barnes. Biología. Sexta Edición

• Purves, W. et al. Vida, la ciencia de la biología. Sexta Edición.

• Temas de química general, Eudeba