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Objetivos-Mapa Conceptual Virtualphoto/Getty Images © McGraw Hill, LLC 2 Conexión química a la biología ¿Qué es la biología? Los organismos vivos y su ambiente están sujetos a...

Objetivos-Mapa Conceptual Virtualphoto/Getty Images © McGraw Hill, LLC 2 Conexión química a la biología ¿Qué es la biología? Los organismos vivos y su ambiente están sujetos a las leyes básicas de física y química. Los organismos tambien usan sustancias químicas y producen sustancias químicas. Cobra escupidora del género Naja sp (Familia Elapidae) y algunas serpientes Los organismos están dentro de la familia Viperidae. compuestos de materia. © McGraw Hill, LLC Materia Materia es cualquier objeto que posee masa y ocupe espacio. Toda la materia consiste de uno o más elementos. ¿Qué es un elemento? Un elemento es una sustancia que no se puede romper quimicamente en otras sustancias. Section 2.1 © McGraw Hill, LLC Los elementos de la vida Cerca de 20-25% de los 92 elementos son esenciales para la vida (elementos esenciales) 3.45% CHON componen el 3% 0.55% 96% de la materia viva. 10% Oxygen Carbon Hydrogen 18% Nitrogen Other bulk elements 65% (Na, Mg, P, S, Cl, K, Trace Ca) elements © McGraw Hill, LLC  Los elementos traza son aquellos requeridos por un organismo en cantidades diminutas. © McGraw Hill, LLC Deficiencia de Yodo-Bocio La tiroides requiere cantidades trazas de iodo. Si no se suplen a través de la dieta, la tiroides se agranda formando lo que se conoce como bocio. © McGraw Hill, LLC  Naturaleza de los átomos La materia está compuesta de átomos. Entender la estructura de los átomos te permite entender la naturaleza biológica de las moléculas. Andrew Dunn/Alamy Stock Photo Access the text alternative for slide images. © McGraw Hill, LLC 8 Los Atomos son la unidad que compone toda la materia Electrones forman una nube alrededor del Mantiene las núcleo atómico. Son peqs y se mueven rápido. propiedades de un elemento. Compuesto de partículas subatómicas. Protones and neutrones se encuentran dentro del núcleo (centro del átomo). Figure 2.2 © McGraw Hill, LLC  Estructura Atómica © McGraw Hill, LLC 10 El átomo Los átomos difieren en el numero de partículas subatómicas. Cada átomo tiene un numero atómico único del elemento. El # atómico es el numero de protones en su núcleo. La masa atómica de un elemento es la suma de los protones y neutrones en el núcleo. Unidad- Dalton © McGraw Hill, LLC Protones y neutrones El # atómico del átomo de Carbono La masa atómica del átomo de Carbono Figure 2.2 © McGraw Hill, LLC La tabla periódica organiza los elementos Cada caja presenta un elemento e incluye el nombre completo, símbolo, # atómico y masa atómica. ¿Cuál es el # atómico de Oxígeno? Figure 2.1 © McGraw Hill, LLC Isótopos: mismo # atómico pero diferente masa atómica Isótopos son 2 átomos de un elemento que difieren en el # de neutrones. Isótopos de carbono tienen masa de 12, 13, and 14. Actividad Interactiva: https://phet.colorado.edu/sims/html/isotopes-and-atomic- mass/latest/isotopes-and-atomic-mass_en.html Figure 2.4 © McGraw Hill, LLC Trazadores radioactivos Los isótopos radioactivos decaen espontánemente, desprendiendo partículas y energía. Utilizados a menudo como herramientas diagnósticas en la medicina. Los trazadores radioactivos pueden ser utilizados para rastrear átomos a través del metabolismo. También pueden ser utilizados en combinación con instrumentos de instrumentos de imágenes © McGraw Hill, LLC  Figure 1: Typical whole-body images recorded using 99mTc-MDP, a bone imaging agent. (a) Normal human, (b) breast cancer patient with multiple metastases and (c) prostate cancer patient with extensive metastases. Obtenido de: Das, T. (2015). APPLICATIONS OF RADIOISOTOPES IN MEDICINE. © McGraw Hill, LLC Iones Mismo número atómico pero diferente # de electrones. Iones de un mismo átomo tienen carga diferente. Catión: ion con menos electrones que protones. Su carga neta es positiva Anión: ion con mas electrones que protones. Su carga neta es negativa. Actividad Interactiva: https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_en.html © McGraw Hill, LLC Entendiendo Conceptos Donde se encuentran los protones, neutrones y electrones en un átomo? © McGraw Hill, LLC Pregunta de repaso El isótopo más abundante de hierro (Fe) tiene una masa atómica de 56. Cuántos neutrones tiene cada átomo de 56Fe? A. 25 26 Iron B. 30 Fe C. 20 56.000 D. No hay suficiente información Figure 2.1 © McGraw Hill, LLC ©Nadiia Zamedianska/Shutterstock Compuesto Un compuesto es una sustancia que consiste de dos o más elementos. Posee características diferentes a aquella de sus elementos. Molécula de agua: Molécula compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Section 2.2 © McGraw Hill, LLC Elemento y Compuesto ¿Qué era un elemento? Un compuesto es una sustancia que consiste de dos o más elementos. Posee características diferentes a aquella de sus elementos. Se puede romper quimicamente en otras sustancias © McGraw Hill, LLC  El arreglo de electrones Es clave para el comportamiento químico de un átomo. Modelo Bohr del átomo- presenta a los electrones en órbitas circulares discretas Un orbital no puede tener mas de 2 electrones © McGraw Hill, LLC 22  Electron Orbitals Primer nivel de energia, solo tiene 1 orbital Segundo nivel de energia, solo tiene 4 orbital Access the text alternative for slide images. © McGraw Hill, LLC 23 Niveles de energía de los electrones La energía potencial es la energía que posee la materia por su localización o estructura. Los electrones de un átomo difieren en las cantidades de energía potencial que poseen. El estado de energía potencial de un electrón es llamado su nivel de energía o capa electrónica. © McGraw Hill, LLC  Atomic Energy Levels Access the text alternative for slide images. © McGraw Hill, LLC 25  Redox Durante algunas reacciones químicas, electrones pueden transferirse de un átomo a otro. Oxidación = pérdida de electrón. Reducción = ganancia de un electrón. Access the text alternative for slide images. © McGraw Hill, LLC 26 Electrones determinan los enlaces químicos El número y distribución de electrones alrededor de un átomo determina si un átomo va a reaccionar con otro y como va a reaccionar (comportamiento químico). Los electrones están arreglados en niveles de energía. El ultimo nivel de energía se le conoce como la capa de Valencia. La capa de Valencia es el que determina si un átomo se enlazará con otro átomo. Figure 2.5 © McGraw Hill, LLC  Electrones se mueven en orbitales Capa de Valencia incompleta: Electrones no pareados forman enlaces con otros átomos. Capa de Valencia completa: el átomo está en su forma más estable. Figure 2.5 © McGraw Hill, LLC Enlazarse con otros átomos completa la capa de Valencia y lo vuelve más estable. Carbono (C) Estas interacciones dan como tiene 4 espacios Hidrógeno (H) resultado que los átomos se libres en su capa tiene un mantengan cerca, unidos por de Valencia atracciones llamadas enlaces espacio libre. químicos. https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes-basics/latest/molecule-shapes- basics_en.html Figure 2.8 © McGraw Hill, LLC Electronegatividad mide la habilidad de un átomo de atraer electrones. Atomos con Atomos con electronegatividad bajita electronegatividad alta atraen poco a los atraen fuertemente a los electrones. electrones. Figure 2.6 © McGraw Hill, LLC Electronegatividad. Diferencias en electronegatividad determinan el tipo de enlace químico. © McGraw Hill, LLC  Los enlaces químicos organizan a los átomos en moléculas y compuestos. 1. Enlaces covalentes: no polares y polares 2. Enlaces ionicos. 3. Enlaces de hidrógenos 4. Interacciones Van der Waals Figure 2.8 © McGraw Hill, LLC Enlaces Covalentes Se forma cuando los átomos se comparten 2 o más electrones de Valencia La fuerza del enlace covalente depende del # de electrones compartidos © McGraw Hill, LLC  Enlace covalentes simple, doble y triple Access the text alternative for slide images. © McGraw Hill, LLC 34 1a. Enlaces Covalentes No Polares Ocurren entre átomos con electronegatividad similar. Los átomos comparten el electrón por igual Figures 2.6, 2.8 Jump to long description © McGraw Hill, LLC 1b. Enlaces covalentes polares ocurren entre átomos con electronegatividad diferente. un átomo es más electronegativo, y los Ejemplo: Agua átomos no comparten el electrón por igual. Figures 2.6, 2.8 Jump to long description © McGraw Hill, LLC Enlaces covalentes polares El intercambio desigual de electrones causa una carga positiva o negativa parcial para cada átomo o molécula Actividad Interactiva: https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-polarity/latest/molecule-polarity_en.html © McGraw Hill, LLC 2. Enlaces Iónicos Hay átomos tan electronegativos que provocan transferencias o “roban” electrones. Forman iones (átomos con carga). Figures 2.6, 2.7 Jump to long description © McGraw Hill, LLC La atracción entre dos iones con cargas opuestas crea los enlaces iónicos La sal (cloruro de sodio) se mantiene junta por enlaces iónicos Figure 2.7 © McGraw Hill, LLC  Reacciones Químicas Reacciones químicas forman o rompen enlaces. Atomos comparten una molécula de un átomo a otro átomo sin cambios en el # o identidad del átomo. Reactivos = moléculas originales Productos = moléculas productos de la reacción 6H2O  6CO2 C6H12O6  6O2 Reactants Products © McGraw Hill, LLC 40  Reacciones Químicas Pueden ser influenciadas por: 1. Temperatura 2. Concentración de reactivos y productos 3. Catalíticos Muchas reacciones químicas son reversibles. © McGraw Hill, LLC 41 3. Enlaces o Puentes de Hidrógeno Algunos átomos tienen una carga parcial. El átomo de hidrógeno tiene una carga parcial cuando está enlazado a oxígeno en la molécula de agua. Esa carga parcial forma enlaces de hidrógeno. Figure 2.10 © McGraw Hill, LLC Enlaces de Hidrógeno le da las propiedades emergente a la molécula de agua Los enlaces de hidrógeno mantienen a las moléculas de agua cerca de cada una. Esto le otorga al agua unas propiedades únicas que son sumamente importantes para la estructura de proteinas y ADN. Figure 2.10 © McGraw Hill, LLC 4. Interacciones Van der Waals Si los electrones se distribuyen asimétricamente en moléculas o átomos, pueden acumularse por casualidad en una parte de una molécula. Las interacciones de Van der Waals son atracciones entre moléculas que están muy juntas como resultado de estas cargas. Colectivamente, estas interacciones pueden ser fuertes © McGraw Hill, LLC  Las interacciones entre las moléculas presentes en las setas de los dedos del gecko permite adhesión en múltiples superficies. © McGraw Hill, LLC  pH Scale Access the text alternative for slide images. © McGraw Hill, LLC 46