Bases Moléculas y Celulares de la Medicina I 2024-I PDF

ASIGNATURA : BASES MOLECULARES Y CELULARES DE LA MEDICINA I CICLO : I SEMESTRE ACADÉMICO : 2024-I UNIVERSIDAD PRIVADA SAN JUAN BAUTISTA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINAHUMANA “Dr. Wilfredo Erwin Gardin...

ASIGNATURA : BASES MOLECULARES Y CELULARES DE LA MEDICINA I CICLO : I SEMESTRE ACADÉMICO : 2024-I UNIVERSIDAD PRIVADA SAN JUAN BAUTISTA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINAHUMANA “Dr. Wilfredo Erwin Gardini Tuesta” BASES MOLECULARES Y CELULARES DE LA MEDICINA I DOCENTE RESPONSABLE DE LA ASIGNATURA DOCENTE EXPOSITOR : Christian Florian Carrillo  Semana 9 ✓ Reacciones Químicas ✓ Clasificación de reacciones químicas ✓ Balanceo de ecuaciones químicas por el método Redox.  Reacciones químicas Una reacción química puede definirse como un proceso químico en el cual una o más sustancias sufren transformaciones químicas. En dichas reacciones, ciertas moléculas (llamadas reactantes) se combinan para formar nuevas moléculas (llamadas productos). Escritura de ecuaciones químicas ◼ Una ecuación química debe contener: Todos los reactivos Todos los productos El estado físico de las sustancias Las condiciones de la reacción  CaCO3 (s) CaO (s)+ CO2 (g) La flecha ( → ) indica el sentido de la reacción. Los símbolos entre paréntesis indican el estado físico de las sustancias: sólido (s), líquido(l) y gaseoso (g) respectivamente. REACCIONES QUÍMICAS ¿ Cómo evidenciamos una reacción química? https://youtu.be/docBkDLn8EY LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA (Lavoisier, 1788) "En toda reacción química la suma de las masas de las sustancias reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos resultantes de la reacción. " LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS (Proust 1799) "Cuando varios elementos se unen para formar una sustancia determinada lo hacen siempre en una relación de masa constante, independientemente del proceso seguido para su formación". 10,0 g Cu 5,06 g S 15,06 g CuS + + 10,0 g Cu 7,06 g S 15,06 g CuS 2,00 g S + + 20,0 g Cu 5,06 g S 15,06 g CuS 10,0 g Cu  Hidrógeno + Oxígeno Agua 1,0 g 8,0 g 9,0 g Si en un recipiente cerrado mezclamos 2 g de hidrógeno con 20 g de oxígeno y provocamos la reacción entre ambos elementos ¿Qué habrá en el recipiente al final del proceso? Hidrógeno + Oxígeno Agua 1g 8g 18 g de agua y 4 g 2g x de oxígeno x = (2)(8) x = 16 g O2 (1) Masa agua = 16 g O2 +2 g H2 = 18 g 2 g H2 20 g O2 Masa O2 = 20 g O2 - 16 g O2 = 4 g Oxígeno en exceso RELACIONES ESTEQUIOMETRICAS Gracias a las relaciones estequiométricas se pueden establecer relaciones mas complejas y desconocidas. Por ejemplo: Dada la siguiente reacción: 1. ¿Cuántos moles de metano (CH4) son necesarios para formar 70 g de CO2 al reaccionar con la cantidad apropiada de oxigeno? 1. Al calentar 35 g de CaCO3 , cuanto de CO2 se van a producir? CaCO3 + calor CaO + CO2 2. CuSO4 5H2O + calor CuSO4 + 5H2O Si reaccionan 2,56g sulfato de cobre pentahidratado, cuantos gramos de sulfato de cobre anhidro se producirán?  ESTEQUIOMETRÍA La palabra estequiometría fue introducida en 1792 por Jeremías Richter para identificar la rama de la ciencia que se ocupa de establecer relaciones ponderales (o de masa) en las transformaciones químicas. El objetivo final del equilibrio de ecuaciones químicas es hacer que ambos lados de la reacción, los reactivos y los productos, sean iguales en el número de átomos por elemento. Ajuste de ecuaciones químicas Las ecuaciones químicas deben estar ajustadas, de forma que se cumpla la ley de conservación de la masa. Debe igualmente haber el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la ecuación, en los reactivos y en los productos. CH3CH2OH + O2 CO2 + H2O CH3CH2OH + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O  Balanceo de Ecuaciones 10 Na(s) + 5 Cl2(g) 10 NaCl(s) Una Ecuación está equilibrada o balanceada cuando se expresa en su mínima expresión: 2 Na(s) + 1 Cl2(g) 2 NaCl(s) METODOS DE BALANCEO DE ECUACIONES: Método del tanteo Método de cambio en el número de oxidación o REDOX Método algebraico Método del Ión Electrón  Método de Tanteo o Conteo Se debe comparar el número total de átomos de cada elemento en el lado del reactivo y en el lado del producto. Para este ejemplo, el número de átomos en cada lado se puede tabular de la siguiente manera. C3H8 + O2 → CO2 + H2O Lado del reactivo Lado del producto 3 átomos de carbono de C3H8 1 átomo de carbono del CO2 8 átomos de hidrógeno de C3H8 2 átomos de hidrógeno de H2O 2 átomos de oxígeno del O2 3 átomos de oxígeno, 2 de CO2 y 1 de H2O Los coeficientes estequiométricos se añaden a moléculas que contienen un elemento que tiene un número diferente de átomos en el lado del reactivo y en el lado del producto. El coeficiente debe equilibrar el número de átomos en cada lado. C3H8 + O2 → 3CO2 + 4H2O Lado del reactivo Lado del producto 3 átomos de carbono de C3H8 3 átomos de carbono del CO2 8 átomos de hidrógeno de C3H8 8 átomos de hidrógeno de H2O 2 átomos de oxígeno del O2 10 átomos de oxígeno, 2 de CO2 y 1 de H2O Se repite hasta que todos los números de átomos de los elementos reactivos sean iguales en el lado del reactivo y del producto. La ecuación química se transforma de la siguiente manera: C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O Lado del reactivo Lado del producto 3 átomos de carbono de C3H8 3 átomos de carbono del CO2 8 átomos de hidrógeno de C3H8 8 átomos de hidrógeno de H2O 10 átomos de oxígeno del O2 10 átomos de oxígeno, 2 de CO2 y 1 de H2O BALANCE DE ECUACIONES REDOX Ecuación REDOX es aquella donde una especie química se OXIDA (pierde electrones) mientras que otra se REDUCE (gana electrones). 1 Mg(s) + 2 HCl(g) 1 H2(g) + 1 MgCl2(s) En la reacción REDOX anterior : El magnesio se ha oxidado: 1 Mg 1 Mg2+ + 2 e- (perdió electrones) El ion hidronio se ha reducido: 2 H + + 2 e- 1 H2 (ganó electrones) Conclusión: para balancear una reacción redox se requiere identificar los estado de oxidación de cada especie química antes y después de la reacción. Cómo se determina el E.O de un elemento en un compuesto? Paso 1: Colocar el E.O de los elementos más representativos y/o de los que presentan un único estado de oxidación. Paso 2: Calcular la carga parcial de cada elemento multiplicando su E.O por el número de átomos presentes en la fórmula química. Paso 3: Se suman todas las cargas parciales y se igualan a cero. NOTA: en todo compuesto la carga neta es cero. ESTADOS DE OXIDACIÓN MÁS COMUNES BALANCE DE ECUACIONES REDOX O O +1 -1 Ejemplo: H2 + I2 HI Oxidación (pierde e-, aumenta su E.O): O H2 2 H+ + 2 e- Reducción (gana e-, disminuye su E.O): O I2 + 2e- 2I– BALANCEDEECUACIONESREDOX Ejemplo: Balancear por REDOX la siguiente reacción: Cu(s) + HNO3 (ac) Cu (NO3)2 (ac) + H2O(l) + NO(g) Paso 1: Colocar los estados de oxidación de los átomos O +1 +5 -2 +2 +5 -2 +1 -2 +2 -2 Cu(s) + HNO3 (ac) Cu(NO3)2 (ac) + H2O(l) + NO(g) Paso 2: Separar en dos semi-reacciones las especies que cambian de estado de oxidación O +2 Cu Cu Primera semi-reacción +5 +2 N N Segunda semi-reacción  BALANCE DE ECUACIONES REDOX Paso 3: Balancear los átomos por carga colocando electrones. O +2 Cu Cu + 2 e- Semi-reacción de Oxidación (se pierde electrones) +5 +2 N + 3 e- N Semi-reacción de Reducción (se gana electrones) Paso 4: Se igualan electrones en ambas semi-reacciones O +2 +2 O Cu Cu + 2 e- Se mutiplica x 3 3 Cu 3 Cu + 6 e- +5 +2 +5 +2 N + 3 e- N Se multiplica x 2 2 N + 6 e- 2N  BALANCE DE ECUACIONES REDOX Paso 5: Se suman ambas semi-reacciones miembro a miembro O +2 3 Cu 3 Cu + 6 e- +5 +2 2 N + 6 e- 2 N O +2 +5 +2 3 Cu + 2 N 3 Cu + 2 N Paso 6: Se transforma la ecuación anterior a la ecuación original 3 Cu(s) + 2 HNO3 (ac) 3 Cu(NO3)2 (ac) + H2O(l) + 2 NO(g) Paso 7: Se balancea por tanteo en caso algún átomo no esté balanceado. 3 Cu(s) + 8 HNO3 (ac) 3 Cu(NO3)2 (ac) + 4 H2O(l) + 2 NO(g)  Método Algebraico Este método implica asignar variables algebraicas como coeficientes estequiométricos a cada especie en la ecuación química desequilibrada. Estas variables se utilizan en ecuaciones matemáticas y se resuelven para obtener los valores de cada coeficiente estequiométrico. C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O Se asignan variables algebraicas a cada especie (como coeficientes estequiométricos) en la ecuación química desequilibrada. En este ejemplo, la ecuación se puede escribir de la siguiente manera: a C6H12O6 + b O2 → c CO2 + d H2O  Se debe formular un conjunto de ecuaciones (entre el lado del reactivo y el del producto) para equilibrar cada elemento en la reacción. La ecuación del carbono En el lado de los reactivos, las moléculas 'a' de C6H12O6 contendrán átomos de carbono '6a'. En el lado del producto, las moléculas 'c' de CO2 contendrán átomos de carbono 'c'. En esta ecuación, las únicas especies que contienen carbono son C6H12O6 y CO2. Por lo tanto, se puede formular la siguiente ecuación para el carbono: 6a = c La ecuación del hidrógeno. Siguiendo como en el Carbono, queda: 6a = d La ecuación del oxígeno. Y de la misma forma: 6a + 2b = 2c+ d Las ecuaciones de cada elemento se enumeran juntas para formar un sistema de ecuaciones. En este ejemplo, el sistema de ecuaciones es el siguiente: 6a = c (para carbono); 6a = d (para hidrógeno); 6a + 2b = 2c + d (para oxígeno) Este sistema de ecuaciones puede tener múltiples soluciones, pero se requiere la solución con valores mínimos de las variables. Para obtener esta solución se asigna un valor a uno de los coeficientes. En este caso, se supone que el valor de a es 1. Por tanto, el sistema de ecuaciones se transforma de la siguiente manera: a=1 c = 6a = 6*1 = 6 d = 6a = 6  Sustituyendo los valores de a, c y d en la ecuación 6a + 2b = 2c + d, el valor de 'b' se puede obtener de la siguiente manera: 6*1 + 2b = 2*6 + 6 2b = 12; b = 6 Es importante tener en cuenta que estas ecuaciones deben resolverse de manera que cada variable sea un número entero positivo. Si se obtienen valores fraccionarios, se debe multiplicar por cada variable el mínimo común denominador entre todas las variables  EJERCICIOS 1. Balancear la siguiente reacción: KClO3 (ac) + H2SO4 (ac) + FeSO4 (ac) Fe2(SO4)3 (ac) + KCl (ac) + H2O (l) 2. Balancear la ecuación indicada: K2Cr2 O7 (ac) + H2S (ac) + H2SO4 (ac) K2SO4 (ac) + Cr2(SO4)3 (ac) + S (s) +H2O (l)