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Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 1 de 31 Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado.

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1 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 1 de 31 Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado Decanato de Ciencias de la Salud Departamento de Ciencias Funcionales Sección Bioquímica Unidad I: Enlace Qu í mico e Interacciones Intermoleculares Dr. Víctor J. Sánchez Parte III

2 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 2 de 31 Objetivos Específicos y Contenido 1.Explicar los aspectos básicos de la estructura de los principales átomos que forman moléculas biológicas. Aspectos Básicos de la Estructura Atómica Ordenamiento de los electrones en los átomos de C,H,O,N,P,S,Cl, Na,K,Ca 2.Explicar las propiedades periódicas que rigen la formación de los enlaces químicos Potencial de ionización y afinidad electrónica Electronegatividad y polaridad 3. Definir y diferenciar los distintos tipos de enlaces químicos dada una serie de moléculas. Fuerzas Intramoleculares (Enlace químico) Definición Tipos de Enlaces Enlace Iónico Enlace Covalente (Polar, No polar y Coordinado) 4.Definir los distintos tipos de fuerzas intermoleculares que ocurren entre los distintos tipos de moléculas. 5.Identificar los distintos tipos de fuerzas intermoleculares existentes entre estas moléculas. Fuerzas intemoleculares.Definición Tipos de Fuerzas Intermoleculares Moléculas Polares (Fuerzas iónicas,Dipolo-dipolo,Puentes de hidrógenos,Ión dipolo) Moléculas no polares (fuerzas de dispersión: Ión-Dipolo inducido,Dipolo-dipolo Inducido). Interacciones hidrofóbicas e hidrofílicas

3 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 3 de 31 Hibridación de los orbitales atómicos para formar enlaces covalentes Orbitales híbridos Son orbitales atómicos que se obtienen cuando dos o más orbitales no equivalentes del mismo átomo se combinan preparándose para la formación del enlace covalente Tipos de hibridaciones hibridación sp 3 hibridación sp 2 hibridación sp Hibridación de los orbitales atómicos

4 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 4 de 31 Hibridación sp 3 CH 4 C 1s 2 2s 2 p 2 Promoción hibridación 1 orbital s 3 orbitales p 4 orbitales sp 3 (distribución tetraédrica) NH 3 H2OH2O

5 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 5 de 31 1 orbital s 2 orbitales p 3 orbitales sp 2 (distribución triangular plana) BF 3 B 1s 2 2s 2 p 1 Promoción hibridación Hibridación sp 2

6 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 6 de 31 BeF 2 Be 1s 2 2s 2 Hibridación de orbitales F 1s 2 2s 2 p 5 promoción Hibridación sp

7 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 7 de 31 1 orbital s 1 orbital p Orbitales p Orbitales sp híbridos Be 2 orbitales sp (distribución lineal) Hibridación sp

8 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 8 de 31 Etileno CH 2 =CH 2 Promoción hibridación Hibridación en moléculas que contienen dobles y triples enlaces

9 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 9 de 31 Etileno, C 2 H 4

10 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 10 de 31 Importancia de los iones Muchos iones constituyen un porcentaje ínfimo del peso vivo, pero desempeñan papeles centrales. El ion potasio (K + ) es el principal ion con carga positiva en la mayoría de los organismos, y en su presencia puede ocurrir la mayoría de los procesos biológicos esenciales. Cl – (anión) K + (catión)

11 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 11 de 31 Impulso Nervioso Los iones calcio (Ca 2+ ), potasio (K + ) y sodio (Na + ) están implicados todos en la producción y propagación del impulso nervioso. Na + K+K+ Impulso nervioso

12 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 12 de 31 Bomba de sodio/potasio Esta variación entre el exterior y el interior se alcanza por el funcionamiento de la bomba de sodio/potasio (Na + /K + )

13 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 13 de 31 La bomba de Na + /K + gasta ATP. Expulsa tres iones de sodio que se encontraban en el interior de la neurona e introduce dos iones de potasio que se encontraban en el exterior. Los iones sodio no pueden volver a entrar en la neurona, debido a que la membrana es impermeable al sodio. Gasto de ATP

14 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 14 de 31 Función del calcio Además, el Ca 2+ es necesario para la contracción de los músculos y para el mantenimiento de un latido cardíaco normal.

15 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 15 de 31 Molécula de clorofila El ion magnesio (Mg +2 ) forma parte de la molécula de clorofila, la cual atrapa la energía radiante del Sol en algunas algas y en las plantas verdes.

16 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 16 de 31 Fuerzas intermoleculares Las fuerzas intermoleculares son fuerzas electromagnéticas las cuales actúan entre moléculas o entre regiones ampliamente distantes de una macromolécula.

17 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 17 de 31 Clasificación Fuerzas Intermoleculares Fuerzas electromagnéticas Dipolo-dipolo Dispersión P.hidr ógeno

18 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 18 de 31 Dipolo-Dipolo Son las fuerzas que ocurren entre dos moléculas con dipolos permanentes. Estas funcionan de forma similar a las interacciones iónicas, pero son más débiles debido a que poseen solamente cargas parciales. Un ejemplo de esto puede ser visto en el ácido clorhídrico: (+)(-) (+)(-) H-Cl-- --H-Cl (-)(+) (-)(+) Cl-H----Cl-H

19 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 19 de 31 Fuerzas de Dispersión o London Son pequeñas y transitorias fuerzas de atracción entre moléculas no polares. Son más intensas en las moléculas no polares más grandes que en las pequeñas. Son de mayor magnitud en el Br 2, que en el I 2, que en el F 2.

20 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 20 de 31 Es un tipo de atracción dipolar particularmente fuerte, en el cual un átomo de hidrógeno hace de puente entre dos átomos electronegativos, sujetando a uno con un enlace covalente y al otro con fuerzas puramente electrostáticas. Puente de hidrógeno

21 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 21 de 31 Estructura de la molécula de agua Dos átomos de H unidos covalentemente a uno de O (átomo central) El O es más electronegativo que el H. Los electrones constituyentes de la unión covalente están desigualmente compartidos La molécula de agua tiene polaridad Presenta una geometría electrónica tetraédrica y una geometría molecular angular H H O ** ** * ** *

22 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 22 de 31 Interacción Puente de Hidrógeno entre moléculas de agua tetraédrica Los puentes de hidrógeno aportan al agua una gran cohesión interna y permiten formar una estructura de geometría tetraédrica

23 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 23 de 31 Comportamiento de moléculas en agua Según el tipo de interacción del agua con las distintas moléculas podemos clasificar a los compuestos en: Hidrofílicos :Hidrofílicos : Se disuelven en agua. Hidrofóbicos :Hidrofóbicos : No se disuelven en agua. El agua en su interacción con otras moléculas busca alcanzar el estado energéticamente más estable Este término NO indica una repulsión entre el agua y las moléculas, sino que el tipo de interacción es distinta.

24 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 24 de 31 Compuestos hidrofílicos Las interacciones del tipo agua-agua y soluto-soluto pueden ser reemplazadas por interacciones del tipo agua-soluto. Ej : azúcares, ciertos aminoácidos, sales, moléculas polares.

25 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 25 de 31 Compuestos hidrofóbicos Las interacciones soluto-soluto y agua-agua son más estables que las interacciones agua-soluto. Las interacciones soluto-agua son energéticamente desfavorables. Interacción agua-agua Interacción agua-soluto Energéticamente favorable Energéticamente desfavorable Ej : alcanos, benceno, nafta, moléculas apolares.

26 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 26 de 31 Compuestos anfipáticos moléculas anfipáticas No todas las moléculas son hidrofóbicas o hidrofílicas. Algunas moléculas pueden presentar un comporamiento dual. Éstas reciben el nombre de moléculas anfipáticas. Región hidrofóbica Región hidrofílica Ej : ciertos aminoácidos, acidos grasos, fosfolípidos, detergentes.

27 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 27 de 31 Ácidos Grasos Compuestos anfipáticos

28 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 28 de 31 Fosfolípidos molécula de glicerol CH 2 CH CH 2 OH Compuestos anfipáticos

29 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 29 de 31 Arreglos de moléculas anfipáticas en agua ácidos grasos micela

30 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 30 de 31 fosfolípidos bicapa lipídica liposoma Arreglos de moléculas anfipáticas en agua

31 Química Orgánica 2008 UCLAMEDICINA UNIDAD I: Enlace Químico e Interacciones Intermoleculares V. SANCHEZ 31 de 31


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