Ciencias Biológicas 1 © 2006 Teresa Audesirk Gerald Audesirk Bruce E. Byres

Atomos, Moléculas y Vida

Cuatro Términos Claves ¡¡¡Debes conocerlos bien!!! Elemento Átomo Compuesto Molécula

La Terminología de la Materia Materia: Término común para “sustancia” Átomo: Menor cantidad de “materia” Hay 92 tipos de átomos diferentes. Forman 92 elementos distintos Materia que no puede ser subdividida Hierro, Oxígeno, Carbono, etc.

Tres Partículas Subatómicas Protón: Neutrón: Electrón: Pesado Positivo Pesado Neutro Liviano Negativo

Los átomos difieren en el número de protones Los elementos pueden variar en electrones y neutrones, pero no en protones El elemento carbono está formado por átomos con 6 protones Número Atómico = 6 Todos los átomos con 6 protones = carbono Todos los átomos de carbono tienen 6 protones Variación en el nº de electrones: iones Variación en el nº de neutrones: isótopos

1.Modelos Atómicos Hidrógeno (H) Helio (He) Núcleos Capa Electrónica

Diferentes de Atomos Diferentes Tipos de Atomos Helio Max 2e - Carbono +7p + +4p + +2p + capa electrónica más interna +4e - +4n ± +2n ± +2e - Oxígeno Max 8e - +7e - +8n ± Fósforo +5p + +5e - +4n ± Calcio 2e- 2n 2p+ 6e- 6n 6p+ 8e- 8n 8p+ 15e- 16n 15p+ 20e- 20n 20p+

Enlaces Químicos Unión reversible entre átomos Los átomos a menudo se unen entre sí Resultado: una partícula más compleja Molécula — átomos unidos por enlaces químicos átomos idénticos — elemento átomos diferentes — compuesto

Enlace Covalente — electrones compartidos Compartición no equitativa — polar Compartición equitativa — no polar Enlace Iónico — transferencia total de electrones Ambos átomos están ionizados Pueden disociarse en agua Enlaces Químicos

Los enlaces involucran a electrones Se requiere un par de electrones por enlace. Los electrones periféricos forman enlaces. Se comportan según “ley del octeto” Si se acercan a 8 en la capa más externa Atraen más electrones Actúan como oxidantes Si son menos de 4 en la capa externa Atraen a menos electrones Actúan como reductores

Enlaces covalentes (a) En el gas hidrógeno, se comparte un electrón de cada átomo de hidrógeno, para formar un enlace covalente sencillo. La molécula de hidrógeno resultante se representa como H–H ó H 2. (b) En el gas oxígeno, dos átomos de oxígeno comparten cuatro electrones, para formar un doble enlace. (O=O u O 2 ).

Formación de la molécula de oxígeno Átomo de Oxígeno Átomo de Oxígeno Átomo de Oxígeno Molécula de Oxígeno Molécula de Oxígeno (O 2 )

Enlace Iónico en NaCl (b) El Sodio pierde un electrón; el cloro gana un electrón. El Sodio se convierte en ión positivo; el cloro en ión negativo. (a) El Sodio tiene sólo un electrón en su última capa; el cloro tiene 7.

± + – ± + ±+ ± +± + ± + ± + ± + – – –– – – ± + – – – ± + – ± + ±+ ± +± + ± + ± + ± + – – –– – – ± + – – – – – – – – – – Enlace Iónico en NaCl ± + – ± + ±+ ± +± + ± + ± + ± + – – –– – – ± + – – –– Sodio Sodio #e=2+8+1=#p ± + – ± + ±+ ± +± + ± + ± + ± + – – –– – – ± + – – – ––– – – – – Cloro #e=2+8+7=#p – – Ión sodio #e=#p-1 Cloruro ion #e=#p+1– Electrón totalmente transferido Carga negativa Carga positiva

Enlace Iónico en NaCl Cl - Na + Dado que las partículas con carga positiva se atraen mutuamente, los iones Na y Cl resultantes se acomodan íntimamente en un cristal de sal, NaCl (prefectamen- te cúbicos). Cl - Na +

El agua es Covalente Un par de electrones forman enlace covalente Pasan un tiempo con uno, luego con el otro átomo. Menos tiempo con H, más tiempo con el O Causa la polaridad de la molécula de H 2 O

Molécula de agua H 2 O Molécula de agua H 2 O HH O Oxígeno Hidrógenos

Enlace Polar v/s No polar Distribución de carga en la molécula Polar — superficie cargada   Prefiere otras moléculas con carga   Solubles en agua No polar — sin carga residual   Prefiere moléculas sin carga   Solubles en aceites

Patrones de enlaces de átomos comunes Azufre Fósforo Oxígeno Nitrógeno Carbono Hidrógeno

Enlace Puente de Hidrógeno O O H H H H – – + + Puentes de Hidrógeno La molécula de agua porta pequeñas cargas Los electrones prefieren O sobre el H La molécula de agua porta pequeñas cargas Los electrones prefieren O sobre el H El enlace de hidrógeno se forma entre el O de una molécula y el H de otra El enlace de hidrógeno se forma entre el O de una molécula y el H de otra

Disolución de NaCl por Agua NaCl se une por enlace iónico NaCl se une por enlace iónico El agua es polar y cargada El agua es polar y cargada O se pega al Na + O se pega al Na + H se pega al Cl - H se pega al Cl -

Disociación + Agua – ión Hidroxilo ión Hidroxilo+ ión Hidrógeno ión Hidrógeno El agua disuelve muchas moléculas biológicas El ión hidroxilo es negativo y básico El ión hidroxilo es negativo y básico El ión hidrógeno es positivo y ácido El ión hidrógeno es positivo y ácido Hacen del agua un buen solvente Hacen del agua un buen solvente H2OH2OH2OH2O Puente de Hidrógeno Glucosa H2OH2OH2OH2O H2OH2OH2OH2O H2OH2OH2OH2O H2OH2OH2OH2O

Cohesión entre Moléculas de Agua

La Escala de pH Neutral pH + = pOH – Acidez creciente pH + > pOH – Basicidad creciente pH + < pOH – Jugo de limón agrio jugo gástrico Ácido clorhídrico Cerveza Café Orina Agua Sangre Agua de mar Bicarbonato de Sodio Leche de magnesia Amoníaco Limpiador de hornos

Fin