Repaso de uniones químicas, biomoléculas, agua y algo más…

Autor: Pablo Adrián Otero

Esta presentación de diapositivas te ayudará

a repasar conceptos relacionados con:

Tipos de uniones químicas

Moléculas orgánicas y biológicas

(biomoléculas)

En los seres vivos se encuentran cuatro tipos de biomoléculas:

Hidratos de carbono Proteínas

Lípidos Ácidos nucleícos

Aunque difieren en sus funciones, localización y propiedades químicas, estos cuatro tipos de biomoléculas están formados por los mismos tres elementos

químicos…

Carbono (C) Hidrógeno (H)

Nitrógeno (N) Fósforo (P) Azufre (S)

Oxígeno (O)

Repasemos como se unen entre si los átomos de estos elementos para formar las moléculas.

Además de los siguientes (en algunas biomoléculas)

Los átomos se unen entre si mediante la interacción de sus electrones. Como recordarás de tus estudios previos, los átomos poseen electrones y un núcleo

(formado por protones y neutrones.

Usemos un ejemplo, si buscás en una Tabla Periódica de los Elementos el elemento químico carbono (C) encontrarás algo parecido a esto…

6

C12.011

¿Cómo se interpreta esta información? Es sencillo..Número atómico. Los elementos en la tabla están ordenados en forma

correlativa por este número y representa el número de Protones que posee un átomo de ese elemento. Los protones son partículas con carga eléctrica

positiva.

Peso atómico. Los átomos además de protones, posee neutrones (sin carga) y electrones (con carga negativa). Este valor indica el peso relativo de un

átomo .

6

C

Una característica de los átomos es que son eléctricamente neutros. Pero ¿cómo puede ser así, si están formados por partículas cargadas eléctricamente

(electrones negativos y protones positivos)?

Cantidad de protones = 6

Cantidad de protones = Cantidad de electrones

Cantidad de electrones = 6

¿Porqué nos interesan los electrones y protones, para este tema que estamos estudiando?

Veamos un ejemplo….

Por que las uniones químicas entre los átomos se forman mediante sus electrones, en particular con los electrones más alejados del núcleo (electrones

de los orbitales externos).

Entonces… el tipo de unión química entre dos átomos

dependerá de:Cantidad de electrones en los orbitales

externos.

Si mirás la tabla periódica los elementos están agrupados en columnas; el número de la columna

indica el número de electrones en los orbitales externos.

Atracción por parte del núcleo de estos electrones.

Cuanto más protones (cargas positivas) tenga el núcleo de un átomo, más atraerá a los electrones

(cargas negativas). Pero, al mismo tiempo, cuanto más protones tenga, más grande es el átomo y la distancia

entre protones y electrones es mayor también y resulta menor la atracción.

Apliquemos esto a una molécula muy conocida por todos….EL AGUA

AGUA

H2ONúmero atómico = 1

Es decir, posee 1 protón en el núcleo y por lo tanto 1

electrón.Además, pertenece al grupo

I, es decir que su único electrón es el que participará

de las uniones químicas.

Número atómico = 8Es decir, posee 8 protones en

el núcleo y por lo tanto 8 electrones.

Además, como pertenece al grupo VI, posee 6 electrones

que participarán de las uniones químicas.

H OFormada por:

La química está repleta de simbolismos. La gran cantidad de símbolos no dificultan su estudio, siempre y cuando entendamos que significan. Rayas, pelotitas, guiones, anillos, etc., son sólo formas de “REPRESENTAR” algo.

En la diapositiva anterior, simbolizamos a los electrones como pelotitas rojas, pero únicamente como una herramienta de estudio. También usaremos líneas para las uniones, pero debe quedarte claro que ni los electrones tienen forma

de pelotita, ni los átomos están unidos mediante “palitos”. Uno de los objetivos de esta presentación es familiarizarte con esta simbología química y así

facilitarte el estudio.

IMPORTANTE

O

Cuando dos átomos establecen una unión química entre ellos de tipo COVALENTE, comparten sus electrones.

HH

OHH

Zona con densidad de carga NEGATIVA, por la

cercanía de más electrones ( -). s

Zona con densidad de carga POSITIVA ( +)s

ENLACE COVALENTE

SIMPLESimbolizado

mediante una línea entre ambos

átomos.

OHH

Conclusión: en cada molécula de agua, el átomo de oxígeno está unido a dos átomos de hidrógeno mediante dos ENLACES COVALENTES SIMPLES. Los

electrones compartidos en un enlace covalente, pueden estar más próximos a un átomo que a otro; en este caso el enlace covalente es POLAR.

¿Cómo incluye esta característica en la interacción entre moléculas de agua?

Ya lo veremos, pero antes te proponemos un ejercicio de aplicación...

ENLACE COVALENTE

SIMPLE POLAR

Está es la representación de una molécula de alcohol etílico o etanol. El alcohol común que conseguimos en cualquier farmacia o compone a las bebidas alcohólicas.

Preguntas:¿Cuántos enlaces covalentes simples hay en una molécula de etanol?

¿Cuáles de ellos son polares? ¿Cuáles son no polares?Datos: Un átomo de carbono atrae para si los electrones de una unión con igual intensidad que un

átomo de hidrógeno.

O HC CH

HH

H

HRespuestas: en total hay 8 enlaces covalentes simples. Sólo el enlace entre el átomo de oxígeno y el de hidrógeno es polar.; los restantes 7

enlaces no son polares.

ENLACES COVALENTES NO

POLARES (en azul)

ENLACE COVALENTE

SIMPLE POLAR

OHH

Así se van uniendo las moléculas de agua entre si. Este tipo de unión entre moléculas se denomina “puente de hidrógeno”, debido a que, el oxígeno de una

molécula (pelotita amarilla) está unido, a través del hidrógeno, al oxígeno de otra molécula.

Volvamos a la pregunta, ¿cómo incluye esta característica en la interacción entre moléculas de agua?

PUENTES DE HIDROGENO

(----)(nota: se representan sólo

algunos)

Vimos que el etanol es una molécula pequeña con un enlace covalente polar….¿cómo interactúan las moléculas de etanol con las de agua?

Si representamos a una molécula de etanol de la siguiente forma:

Átomo de Oxígeno (zona con densidad de carga

negativa)Átomo de

Hidrógeno (zona con densidad de carga positiva)

Resto de la molécula sin polaridad de

cargasLa molécula de etanol se rodea de moléculas de agua y

se une a ellas mediante puentes de hidrógeno.CONCLUSION: SE DISUELVE EN AGUA.

Lo mismo ocurre con las sustancias que poseen carga eléctrica neta, como los iones…veamos un ejemplo.

El cloruro de sodio (la sal de mesa) está formada por:

Átomo de Sodio (ión positivo +)

Átomo de Cloro (ión negativo)

Los iones se rodean de moléculas de agua, por la atracción de sus cargas eléctricas.

CONCLUSION: LOS COMPUESTOS CON ENLACES IONICOS SE DISUELVE EN AGUA.

Iones de diferente carga eléctrica se

atraen y permanecen unidos. A este tipo de

unión se la llama IONICA.

+ -

Resumamos lo visto hasta ahora…

Las uniones entre átomos pueden ser

COVALENTES (si se comparten

electrones)

IONICAS(si un átomo toma

electrones de otro, se generan iones)

POLARES(si los electrones son más atraidos

por uno de los átomos)

NO POLARES(si la atracción de los electrones es similar por parte de los dos

átomos)

Ejemplos:O-H N-H

Ejemplos:C-C H-H C-H

Como verás en el tema biomoléculas, en un mismo compuesto puede haber

uniones covalente polares, no polares y zonas con carga eléctrica neta.

Para finalizar con este tema…

Definamos dos términos nuevos que se pueden aplicar a

una molécula o a una parte de una molécula…

HIDROFILICO

HIDROFOBICO

Significa que puede establecer uniones

intermoleculares con las moléculas del agua = AFINIDIDAD POR EL

AGUA.

Ejemplos:Compuestos con

enlaces covalentes polares (O-H N-H)

Compuestos iónicos

Significa que NO puede establecer uniones

intermoleculares con las moléculas del agua = REPULSION POR EL

AGUA.

Ejemplos:Compuestos con

enlaces covalente NO polares (C-H;

C-C)

¿Qué es un compuesto químico ORGANICO?

¿Qué es un compuesto químico BIOLOGICO?

La química orgánica estudia los compuestos formados por carbono. Los compuestos orgánicos son aquellos que

en su estructura poseen dos o más átomos de carbono unidos entre sí,

formando una cadena (simple, ramificada o en forma de anillo)

La química biológica estudia las fabricación, degradación y transformación de algunos

compuestos orgánicos por parte de los seres vivos. Por lo tanto, se llama

compuesto químico biológico (biomolécula) aquel que es producido

por los seres vivos.

Te proponemos la siguiente actividad para practicar estos conceptos:

Ocupemos ahora del segundo tema de esta presentación de diapositivas

¿Cuáles de estos compuestos son orgánicos?

ORGANICO

ORGANICO

ORGANICO

ORGANICO

ORGANICO

INORGANICO

¿Cómo se justifican estas respuestas?

Los compuestos orgánicos son aquellos que en su estructura poseen dos o más átomos de carbono unidos entre sí, formando una cadena (simple, ramificada o en forma de

anillo)

¿Cuáles de estos son compuestos biológicos o biomoléculas?

Los compuestos biológicos son aquellos compuestos orgánicos producidos por los seres vivos.

Este compuesto ya te lo presentamos, es el alcohol etílico. Es producido por hongos y bacterias en un proceso fermentativo y es

un compuesto orgánico (del tipo alcohol).

Este compuesto se llama glutamina, es producido por los seres vivos y forma parte de las

proteínas. Es un compuesto orgánico (del tipo aminoácido).

Este compuesto orgánico se llama benceno. Como verás es un compuesto cuya cadena de carbonos forma un anillo con dobles y simples

enlaces. Ningún tipo de ser vivo produce benceno, por lo que no es una molécula

biológica..

Este compuesto orgánico parecido al anterior, se llama ciclo hexano. También posee una cadena de

carbonos formando un anillo sólo con simples enlaces. Ningún tipo de ser vivo produce

ciclohexano, por lo que no es una molécula biológica.

Este compuesto te será muy familiar en esta materia. Se trata de un monosacárido: la glucosa. Esta

molécula orgánica –y biológica- es producida por los organismos fotosintéticos.

Para finalizar te dejamos una tarea…Observá en cada una de estas moléculas la presencia/ausencia de enlaces covalentes (polares/no polares) o de cargas eléctricas y deducí si son hidrofóbicas o hidrofílicas.

Te ayudamos con una de ellas…la glutamina:

Todos los enlaces en este molécula son covalentes, y muchos de ellos son

polares (sombreados de verde), lo que hace que esta molécula sea HIDROFÏLICA

HIDROFILICA