Estructura Atomica, Moleculas y Agua Prof. Nerybelle Perez-Rosas

Transcripción

1 Estructura Atomica, Moleculas y Agua Prof. Nerybelle Perez-Rosas

2 Niveles de Organizacion de lo sencillo a lo complejo

3 Definiciones: Atomo: Particula más pequeña en la que puede dividirse la materia y conserva sus propiedades Pueden unirse eléctricamente unos a otros para formar moléculas. unidades estructurales básicas de la materia compuesto de partículas subatómicas (protones, neutrones y electrones) protones = carga eléctrica positiva ; forman el núcleo electrones = carga eléctrica negativa ; localizados en los orbitales; neutrones = no tienen carga eléctrica; forman el núcleo masa muy pequeña núcleo atómico: compuesto de protones y neutrones (masa +/- similar) número atómico: característico de cada elemento; es el número de protones presentes en cada átomo

4 Definiciones: Elemento: sustancia pura formada por un solo tipo de átomos no puede descomponerse ni convertirse en otra sustancia mediante métodos químicos ordinarios existen 92 elementos naturales Materia: todo lo que tiene peso y ocupa espacio formada por átomos Molécula: = formada por 2 ó más átomos que interactúan entre ellos Compuesto: sustancias cuyas moléculas contienen 2 ó más átomos (pueden ser del mismo elemento u otros elementos) Orgánicos inorgánicos Masa o Peso atómico: es la suma de los protones y neutrones presentes en el átomo. masa del electron no se incluye por ser muy pequeña.

5 Tabla Periódica: Familias y Periodos Regla del Octeto átomos inertes = no reaccionan con otros átomos; su orbital más externo está lleno según capacidad átomo reactivo = reacciona con otros átomos cediéndo, aceptando ó compartiendo electrones de su ultimo orbital para formar moléculas.

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7 Estructura Atomica: La forma mas simple de visualisar un atomo es: imaginando un sistema planetario, donde los electrones orbitan alrededor de un nucleo (sol) compuesto por protones y neutrones.

8 átomo neutral : ión: catión (+) anion (-)

9 Isotopos: Isotopos son atomos del mismo elemento con diferentes masa atomica (diferente numero de neutrones). Muchos de los isotopos son inestables, siendo entonces radioactivos. Los radioisotopos son importantes para la salud, medicina y para la investigacion. Los 3 isotopos de hidrogeno Protio, Deuterio, Tritio.

10 Algunos atomos son sociables y otros antisociales Sociales = Reactivos antisociales = no reactivos Atomos desean alcanzar su estabilidad (completar su ultima orbita). Regla del Octeto. Atomos sin cumplir la Regla del Octeto buscaran reaccionar con otros atomos para lograrlo. El cumplir la Regla del Octeto controlara que atomo reacciona con cual y en que combinacion.

11 Completado de Niveles Energeticos: Regla del Octeto Regla de Octeto: Importantisima Todo atomo tendera a ganar o perder electrones hasta alcanzar tener 8 electrones en su ultima orbita (nivel energetico). Excepto: 1ra orbita (solo necesita 2 e-).

12 Niveles energéticos: Orbitas de electrones corresponden a diferentes niveles de energía (determinan las propiedades químicas de los átomos; mientras más cercano al núcleo, más energía tiene) 1ra orbita hasta 2 electrones 2da orbita hasta 8 electrones 3ra orbita hasta 18 electrones (ojo) (los electrones de un átomo interactuarán con los electrones del otro átomo; electrones en constante movimiento) 2n 2 donde n = nivel de energía : sirve para calcular el número máximo de electrones por nivel energético

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14 Reacciones químicas: creación y ruptura de enlaces químicos para formar nuevas sustancias Enlaces químicos: forman moléculas; resultan de los átomos ganar, perder ó compartir electrones. Casi todas las biomoléculas tienen enlaces covalentes. 3 tipos de enlaces: Iónico enlace en el que ocurre transferencia total de electrones entre los átomos Iones oxidación pierde electrones reducción gana electrones covalente enlace en el que los átomos comparten electrones Sencillo comparten 1 pareja de e- Doble comparten 2 parejas de e- Triple comparten 3 parejas de e- polaridad» no polar = sus extremos son neutros» polar = tiene un polo (extremo) con carga (+) y otro polo con carga (-) enlaces puentes de hidrógeno = atracciones eléctricas más débiles entre ó dentro de moléculas que tienen enlaces covalentes polares

15 Enlace Ionico: Sodio dona un electron a cloro. El electron se transfiere totalmente al atomo de cloro. Cloro completa su Regla del Octeto en su ultimo nivel energetico y Sodio tambien. La transferencia total de electrones resulta en la formacion de iones. Ion es un atomo o molecula con carga electrica neta positiva o negativa.

16 Formacion de Iones:

17 Enlace Ionico: Cargas electricas opuestas se atraen. Dos iones con cargas electricas opuestas se atraen. Las sales estan formadas por enlaces ionicos. Los enlaces ionicos son comunes y de gran importancia para la biologia.

18 Enlace Covalente: Atomos comparten electrones para completar su Regla del Octeto. H 2 Una molecula esta formada por 2 o mas atomos unidos por enlaces covalentes.

19 Atomos que comparten un par de electrones formando un enlace covalente sencillo: H-H (para H 2 ) o H-O-H (para H 2 O) o (para CH 4 )

20 Las reacciones quimicas seran alteradas por: C6H12O6 + 6H2O 6H2O + 6CO2 Reactantes Productos Temperatura Concentracion de reactantes y productos Soluto Solvente Cataliticos

21 Enlaces Covalentes No Polares: Algunos atomos tienen cierta afinidad igual por los electrones, segun su tamano. Al ocurrir eso, los electrones pasan igual cantidad de tiempo alrededor de cada atomo enlace covalente no polar. Enlaces covalentes de H 2 y de CH 4 son no polares al igual que esas moleculas.

22 Enlaces covalentes: Por su tamano, algunos atomos tienen afinidad desigual hacia los electrones. Si eso ocurre, los electrones pasan mayor cantidad de tiempo alrededor de unos atomos mayores y el enlace sera covalente polar. El oxigeno hala los electrones con mayor fuerza que el H. Por lo tanto el enlace covalente sera polar, y probablemente la molecula sera polar.

23 Enlaces covalentes: Polar y No-Polar:

24 Enlaces Covelentes Polares y No-Polares: La caracteristica de polaridad de los enlaces determina que molecula disuelve a que soluto. Ejemplo: agua disuelve a azucar pero no disuelve aceite. La regla general es que igual disuelve a igual. Esto es: polar disuelve a polar y no polar disuelve no polar. Agua y aceite.

25 En base a su solubilidad en el agua, las moleculas pueden ser: 1. hidrofilicas (amantes del agua) 2. hidrofobicas (detestan el agua)

26 Fig. pag. 24 Enlace Covalente sencillo: Enlace covalente doble: Enlace covalente triple:

27 Enlaces de Hidrogeno: Oxigeno (O) y Nitrogeno (N) son mas hambrientos por los electrones que lo que es Hidrogeno (H). Los enlaces entre nitrogeno o oxigeno e hidrogeno son altamente polares. Esto permite que se formen enlaces entre los lados parcialmente positivos de la molecula y los lados parcialmente negativos de las otras moleculas vecinas. Resultado: Enlaces de Hidrogeno Los enlaces de Hidrogeno confieren al agua unas caracteristicas unicas y particulares.

28 Fortaleza relativa de los enlaces: > > Covalente Ionico Hidrogeno

29 Grupos funcionales = grupos de átomos que viajan juntos y poseen determinadas características y reactividad química. H+ -COOH -OH -SH -CO- PO4 -CH3 NH2

30 Nomenclatura util:

31 AGUA: H 2 O Importancia del agua para la vida: sin agua no hay vida; la vida se origina en el agua; ¾ partes de la Tierra es agua; 2/3 partes del peso humano es agua. Los organismos se componen entre 60 a 90% de agua La vida depende íntimamente del agua y sus propiedades. Retiene gran cantidad de calor. Presenta una alta tension de superficie. Su densidad es menor es su estado solido que en su estado liquido.

32 Propiedades del Agua: Solvente único puede disolver una amplia gama de sustancias, ej. Proteínas, sales, azúcares, etc.» Polaridad:» Hidrofílico» Hidrofóbico = moléculas q no son polares, no se disuelven en agua» Interacción hidrofóbica = tendencia que tienen las moléculas de aceite a agruparse.

33 El agua es un solvente extraordinario. NaCl en H2O.

34 » Ionización y ph:» los enlaces covalentes del agua se rompen y un proton de H + se disocia de la molécula.» Determinamos la cantidad de p + presentes en la solución.» Se prepara la escala del llamado ph (1-14).» El agua tiene ph = 7 o sea, =10-7 protones de H + en solución» ph=7 son neutral» Las soluciones tienden a disociarse y a formar muchos H +» Soluciones con ph<7 = ácidas» Sustancias que tienden a combinarse con H + y formar enlaces con - OH se consideran alcalinos y tendrán ph mayor de 7.» buffers (amortiguadores) = mantienen las soluciones en un ph relativamente constante Modera los efectos de cambios en la temperatura

35 ph ph es la medida de la concentracion de iones de Hidrogeno (ion de hidrogeno o H + ). Forma acidos (H+) y bases (-OH): Acido sustancia que libera iones de hidrogeno cuando se disuelve en agua. Base sustancia que se combina con iones de hidrogeno. ph bajo = muchos iones H +, ph alto = poco H +. En biologia, mantener los niveles de H + dentro de un extrecho limite es critico.

36 Ph (medida de acidez) El agua pura es un ejemplo de una solución neutra con un ph = 7. Una solución ácida tiene una concentración de iones de hidrógeno mayor que la de hidróxidos y el valor del ph < 7. Una solución base o alcalina tiene una concentración de iones de hidrógeno menor que la de hidróxido y se ph > 7.

37 Acidos y Bases Un acido produce H + Una base absorbe H +

38 Otras caracteristicas del agua:» Calor específico enlaces de H absorben calor cuando se rompen y pierden calor cuando se forman, minimizando los cambios de temperatura. (caloría = cantidad de energía necesaría para elevar un grado C a 1 gramo de agua)» Calor de evaporación la molécula que se evapora debe moverse a suficiente velocidad para romper los enlaces de hidrógeno que unen a las demás moléculas de agua de la solución.» Calor de fusion hielo (sólido muy singular: es menos denso q el agua líquida). Moleculas del agua cristalizada estan mas separadas unas de otras.» Cohesión Los enlaces de H mantienen las moleculas de agua juntas (molec. de agua tienden a juntarse)» Adhesión - (tendencia de las molec de agua a pegarse a superficies polares (de envases) provistas de pequenas cargas q atraen a las molec polares del agua)» Tension de superficie - (resistencia q opone la superficie del agua a ser rota debido a iones (H + ) y ( - OH)

39 Tension de superficie: La tension de superficie permite que el agua que entra por las raices en las plantas sea llevada hasta las hojas.

40 Porque el hielo flota???

41 Por que el hielo flota??? Los puentes de hidrógeno causan que el hielo tenga propiedades únicas con consecuencias importantes en el ambiente. El hielo tiene una densidad de 10% menos que el agua líquida. Cuando el hielo ha aumentado su temperatura lo suficiente los puentes de hidrógeno se rompen, haciendo que las moléculas se unan. La temperatura del agua (calienta) a medida que la energia de las moléculas del agua incrementa. Como resultado de todo esto, el hielo flota.

42 Formas Moleculares: Las moleculas presentan diferentes formas geometricas. Esto es importante. Modelo de Bohr = Modelo Planetario Modelo de palitos y Bolitas Modelo de Espacio ocupado

43 Formas moleculares: Diagrama: Una proteina reguladora (amarilla) pegada a un pedazo de molecula de DNA. Sin estas formas complementarias, este tipo de ligamiento no existiria.

44 PREGUNTAS???

45 Proximo. Moleculas!