Capítulo 2: Los Elementos de la Vida PDF

Chapter 2: 8/23/22 3:05 PM Más enlaces:...

Chapter 2: 8/23/22 3:05 PM Más enlaces: Enlaces: Los elementos de la vida: Los elementos más comunes para la vida también forman parte de los enlaces más comunes para la En los enlaces químicos se almacena energía. Materia = Todo aquello que ocupa espacio y tiene masa. vida. Electronegatividad de un átomo = Se refiere a la tendencia o habilidad de un átomo para atraer/ganar Aproximadamente 20-25% de los 92 elementos naturales son necesarios para la vida. Carbono-hidrógeno electrones. → Es el enlace covalente más común (con la excepción del agua). Cantidad no es sinónimo de importancia, incluso los elementos traza son importantes para la vida: Alta afinidad para electrones. → Es no-polar. (Ejemplos) → Es un enlace de alta energía. → Calcio (1.5%) = Sin esto no hay esmalte dental, no habría tejido óseo, el sistema nervioso no funcionaría, los El encuentro entre átomos es aleatorio. Dependiendo de cómo suceda esa reacción los electrones de → Mientras más enlaces hay de este tipo, más energía tendrá la molécula. músculos no se pueden contraer, etc. valencia pueden interactuar y formar enlaces. → Buen combustible orgánico. → Hierro (elemento traza) = Sin hierro no hay hemoglobina, y sin hemoglobina no se puede transportar oxígeno → Las enzimas facilitan estos encuentros, pero aun así ESTE PROCESO SIGUE SIENDO ALEATORIO. a las células y por lo tanto el organismo muere. → Los carbohidratos y los lípidos tienen muchos de estos enlaces. → Por esto es importante que las células sean pequeñas. Aunque sea aleatorio, esto puede → Iodo (elemento traza) = Se encuentra en las hormonas de la tiroide. Estas hormonas (T3 y T4) son esenciales aumentar la probabilidad. para el metabolismo. Oxígeno-hidrógeno → No se ha discutido aún Hay dos tipos de enlaces: El 96% de la materia viva está formada por los siguientes elementos: 1. Iónico Hidrógeno-nitrógeno 1. Carbono 2. Hidrógeno → No se ha discutido aún Ion = Átomo que tiene carga eléctrica neta. Tiene que tener al menos 1 carga negativa o positiva. SE 3. Oxígeno FORMAN POR GANANCIA O PÉRDIDA DE ELECTRONES. 4. Nitrógeno → Carga negativa o positiva. Interacciones químicas débiles: → Carga neta = Implica que hubo una transferencia de electrones. El otro aprox. 3.7% consiste de: → Cargas electrostáticas = Cuando cargas opuestas se atraen. Son aun más débiles que los enlaces iónicos. → El más débil son las fuerzas de Van der Waals. 1. Calcio Aunque un enlace químico sea débil, no significa que no es importante. 2. Fósforo Este tipo de enlaces son importantes para mantener la forma tridimensional de moléculas y 3. Potasio mantener su bioactividad. 4. Azufre → No son útiles para formar pero sí para estabilizar estructuras. El porciento restante está distribuido entre los "elementos traza": Bioactivo = Tiene alguna función biológica. Por ejemplo, la forma tridimensional de una proteina le da su bioactividad. Hay materiales que se disuelven en agua (algo se moja porque las moléculas de agua se adhieren a ese material) Hidrofílico = Tiene la capacidad de interactuar con el agua. Tienen que poseer cargas eléctricas de cualquier tipo (netas o parciales). → Se moja → Disuelve en agua → Las moléculas polares tienden a ser hidrofílicas Hidrofóbico = No tiene la capacidad de interactuar con el agua. Compuestos iónicos = Sales. Las sales tienen un arreglo cristalino. Es lo mismo que un → No se moja compuesto iónico. → No disuelve en agua → Típicamente las sales se ven/forman en ambientes secos. → Las moléculas no polares tienden a ser hidrofóbicas → Cristal = Tiene un arreglo estructural compuesto por una repetición de un patrón. Cloro es más electronegativo (electrofílico) que sodio. Por lo tanto, le quita un electrón para Agua es el solvente biológico llegar a su estabilidad. Ya aquí los átomos se ionizaron (adquirieron carga neta) 1. Puentes de hidrógeno Cloro se convierte en un anión. → Es una atracción electrostática débil entre un hidrógeno parcialmente positivo y un átomo parcialmente negativo. El hidrógeno que forma parte de esta interacción debe estar enlazado → Carga negativa covalentemente a un átomo más electronegativo que él. Si no se da de esta manera, no tendrá Sodio se convierte en un catión. carga parcial positiva y por ende no se podrá formar el puente de hidrógeno. → Carga positiva. → NO TODOS LOS ÁTOMOS DE HIDRÓGENO PUEDEN FORMAR ESTAS INTERACCIONES. Sin embargo, esto no termina aquí. El enlace sucede porque al ahora los iones estar cargados → Hidrógeno usualmente enlaza con oxígeno, nitrógeno y flúor. con cargas opuestas, se atraen entre sí. Por lo tanto, permanecen juntos. Átomos: → Esto sucede siempre y cuando no tengan otras cargas que los rodeen. Esto causa que se 1. Fuerzas de Van der Waals separen porque la atracción en otro lado es mayor. Es una competencia de carga. Átomo = La unidad más pequeña de materia que mantiene las propiedades del elemento. → Las interacciones hidrofóbicas se dan mediante a estas fuerzas, es decir, las provocan. 1. Covalente Es un mucho más fuerte que el enlace iónico. El producto de esta unión se conoce como molécula. Típicamente se dan si las identidades de los átomos son idénticas o bien parecidas. Elemento = Sustancia que no puede ser convertida o "broken down" en otra sustancia por métodos químicos y/o → Por lo tanto, no se pueden quitar electrones y se los tienen que compartir. físicos. Cada elemento está formado por átomos únicos. Enlace covalente no polar = Los electrones se mueven equitativamente entre las órbitas de ambos átomos (en este caso es por la electronegatividad idéntica). Compuesto = Sustancia que está formada por mínimo 2 elementos. La proporción de cada átomo en un compuesto → Hidrógeno molecular es fija para cada compuesto. → Oxígeno molecular → Metano Número atómico = Está sobre el símbolo de elemento. Nos dice la cantidad de protones en ese átomo. Le da identidad al átomo. Esto es debido a que todos los átomos de un mismo elemento SIEMPRE tendrán el mismo número atómico. Número de masa atómica = Está debajo del símbolo del elemento. Es la masa TOTAL del átomo (suma de los protones y neutrones del átomo. La masa atómica se inclina más hacia el isótopo más abundante que existe para ese elemento. 1. Neutrones = No tienen carga eléctrica 2. Protones = Carga positiva (+1) 3. Electrones = Carga negativa (-1) La unidad de masa atómica es el dalton debido a que es pequeñísimo comparado con un gramo por ejemplo. La masa de los electrones es tan pequeña que no impacta el valor del número de masa atómico. Estas partículas tienen masa, cada protón y neutrón aporta 1 dalton al átomo. → Es decir, mayor cantidad de masa está en sus protones y neutrones. Típicamente la proporción de protones, electrones y neutrones es de 1-1 (no aplica a iones ni a isótopos). Isótopos: Son átomos de un mismo elemento que varían en la cantidad de neutrones. → Varía la masa atómica. Para cada elemento hay más de un isótopo. Distintas maneras de representar moléculas: Las enzimas no distinguen entre isótopos. Isótopo radioactivo = Debido al desbalance de cargas, se desestabiliza el núcleo. Esto causa que el núcleo que rompa de manera espontánea y libere energía radioactiva. → La energía radioactiva provoca rompimiento de cromosomas. → Pero se ha usado para cosas positivas como por ejemplo la energía radioactiva o placas de rayos x. En un CT Scan con contraste, te inyectan una cantidad pequeña de un isótopo radioactivo. Configuración electrónica: Orbital = Es el espacio tridimensional donde los electrones de un átomo se encuentra 90% del tiempo. La geometría de los orbitales varía. → Sin importar la geometría ni el átomo, el número máximo de electrones que pueden ocupar UN orbital son 2. El caso de metano: Los electrones poseen energía, pero algunos electrones tienen más energía que otros. De acuerdo a cuanta energía tenga el electrón, se ubica en un nivel de energía (electron shell). → LA ENERGÍA DEL ELECTRÓN ES MÁS PEQUEÑA MIENTRAS MÁS CERCA ESTE DEL NÚCLEO POR LO TANTO LE DECIMOS QUE ESTÁ EN UN NIVEL MÁS BAJO. Puede formar hasta 4 enlaces covalentes. Enlace covalente no polar = Átomos idénticos o entre átomos con electronegatividad bien similar. El caso de agua: El primer nivel de energía de cada átomo está formado de UN solo orbital. → Se estabiliza con dos electrones solamente. El segundo nivel está formado por cuatro orbitales. Desde este nivel en adelante se estabiliza con ocho. → Se estabiliza con ocho electrones. Ley de octeto = Debe tener 8 electrones en su último nivel (electrones de valencia) de energía para cumplir esta premisa. Si un átomo tiene el último nivel con 8 electrones, deja de reaccionar (se vuelve inerte). Como por ejemplo los gases nobles: → Helio Electrones de valencia = Son los electrones que interaccionarán con electrones de otro elemento. Son los que formarán algún tipo de enlace. La electronegatividad de oxígeno es bastante mayor comparada con hidrógeno. → Pero no lo suficiente para hacer enlace iónico. Oxígeno retiene más tiempo a Hidrógeno, esto es un ejemplo de un enlace covalente POLAR. → Enlace covalente polar = Implica que hay cargas. En los enlaces polares se generan cargas parciales. Hidrógeno comparte sus electrones con oxígeno, pero oxígeno los tiene más tiempo. → Por lo tanto, oxígeno será PARCIALMENTE negativo, mientras que hidrógeno será PARCIALMENTE positivo. → Agua es neutral (hablando de cargas neta) pero sí tiene cargas parciales. Típicamente en los procesos en el universo (químico, biológico, etc) los átomos siempre están buscando estabilidad. → Los procesos espontáneos ocurren buscando estabilidad. Esto es debido a que ya había ahí energía potencial. Parte de la energía que se libera es en forma de calor y/o en forma de luz. Mientras más energía hay en una molécula o en un electrón (cualquier materia), más inestable se vuelve. Mayor energía = Mayor probabilidad de inestabilidad Energía = Capacidad para hacer trabajo y/o provocar un cambio. Tipos de energía: 1.Energía potencial = Energía que hay en una materia debido a (una o ambas). → Ubicación → Estructura 2.Energía cinética = Tiene muchas manifestaciones. Es energía de movimiento. Un ejemplo de esto es el calor (vibraciones moleculares). → El calor es la forma más abundante de energía en el universo. La reactividad de un átomo depende de la distribución de sus electrones (configuración electrónica).