9/21/2009. Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen
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- Natalia María Josefa Sosa Cordero
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1 BIOL 1003 Química Básica Materia: Átomos y Moléculas Materia Se define como todo aquello que tiene masa y ocupa espacio. Todo lo que compone la vida y lo no vivo está hecho de materia. La materia está hecha de sustancias puras llamadas elementos y éstos a su vez están hechos de partículas llamadas átomos. Teoría atómica La teoría atómica moderna se basa en los modelos de Dalton, Schrodinger y Bohr. Esta teoría se desarrolló durante los siglos XIX y XX. El átomo puede describirse como un núcleo con carga positiva y unas partículas con carga negativa circundando el mismo, viajando de forma contínua por unas regiones llamadas orbitales. Átomo El átomo es la unidad más pequeña en que se divide la materia sin que pierda sus propiedades. Proviene del griego, significando indivisible. Debido a su tamaño, todavía se hacen descubrimientos sobre su composición. Átomo Técnicas especiales de microscopía electrónica de barrido con hasta cinco millones de veces de amplificación han permitido a los investigadores fotografiar las posiciones de algunos átomos grandes en las moléculas que los contienen. 1
2 Modelo Atómico Los científicos han descubierto varias partículas subatómicas pero para fines de este curso consideraremos tres: Protón Neutrón Electrón Protón El protón es una partícula que posee carga positiva. Los protones están localizados en el núcleo atómico. Cada elemento tiene un número fijo de protones que se denomina el número atómico. Neutrón El neutrón es una partícula neutral (no posee carga neta). Los neutrones están localizados en el núcleo atómico. La cantidad de protones y neutrones en el núcleo van a determinar la masa atómica pues los electrones aportan una ínfima cantidad al total. Electrón El electrón es una partícula que posee carga negativa. Los electrones se encuentran rodeando el núcleo formando una nube de electrones. Un átomo neutro posee igual cantidad de electrones que protones. Los electrones juegan un papel de suma importancia en las reacciones químicas de los elementos. Elementos Un elemento es una sustancia que no se puede descomponer por reacciones químicas ordinarias. Las características de un elemento se deben a la cantidad de protones que tiene el átomo. Se reconocen 113 elementos, de los cuales 92 son elementos naturales y los restantes son creados artificialmente. Cont. 25 de estos elementos son esenciales para la vida. CHON constituye el 96% de la materia viva. El restante 4% lo componen P, K, S, Ca y trazas de otros tales como: Zn, Fe, I, B, F, Mo, Se, Mg etc. 2
3 Compuestos Muchos elementos se encuentran unidos a otros elementos formando compuestos. Por ejemplo el agua (H 2 O) y la sal de mesa (NaCl) Las propiedades de los compuestos pueden ser diferentes a las propiedades de los elementos que lo componen. Compuestos Orgánicos Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono, o, formando enlaces covalentes carbono con carbono y/o carbono con hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno y también nitrógeno, azufre,fósforo,boro y otros elementos. Estos compuestos se denominan moléculas orgánicas. Compuestos Inorgánicos Son todos los compuestos que no presentan Carbono o sus derivados en su estructura principal. Estos compuestos son en su mayoría de carácter iónico, solubles sobre todo en agua y con altos puntos de ebullición y fusión. Moléculas La unión más simple de los elementos que forman un compuesto se le conoce como molécula. Hay moléculas con átomos del mismo elemento (O 2 ) o formadas por dos o más elementos (CO 2 ). Elementos más abundantes En los seres vivos existen cuatro elementos: Carbono-Hidrógeno-Oxígeno y Nitrógeno que constituyen más del 96% de su masa corporal. Otros como Calcio, Fósforo, Potasio y Magnesio también son comunes. Elementos más abundantes Corteza terrestre Oxígeno 46.5 Silicón 27.7 Aluminio 8.1 Hierro Calcio 3.6 Sodio 2.8 Potasio 2.6 Magnesio 2.1 Otros 1.5 Cuerpo humano Oxígeno 65 Carbono 18 Hidrógeno 10 Nitrógeno 3 Calcio 2 Fósforo 1.1 Potasio 0.35 Sulfuro 0.25 Cloro 0.15 * Valores se encuentran en porciento 3
4 Nomenclatura Los científicos asignan a cada elemento un símbolo químico que por lo general corresponde a la primera letra o las dos primeras letras de su nombre en español o latín. Tabla Periódica La Tabla Periódica clasifica a los elementos conocidos a base de sus propiedades en familias y períodos. En 1871, el químico ruso Dimitri Mendeleev agrupó los elementos de acuerdo a la cantidad de protones y la manera en que reaccionaban los elementos. El número atómico que se le asigna a cada elemento corresponde a la cantidad de protones presentes en el núcleo. La masa atómica corresponde al total de protones y neutrones presentes en el núcleo. Isótopos Hay elementos cuyos átomos no siempre poseen la misma cantidad de neutrones, esto ocurre sin que varien las propiedades del elemento las cuales están definidas por la cantidad de protones presentes en el núcleo. A estas diferentes formas de un elemento las conocemos como isótopos. Los isótopos tienen gran utilidad para distintas áreas de la ciencia. Relojes radiométricos para determinar la edad de fósiles Tratamientos contra el cáncer Estudios ecológicos Niveles de energía Los electrones que orbitan el núcleo se encuentran a unas distancias específicas del núcleo conocidas como niveles de energía. En cada nivel de energía cabe cierta cantidad de electrones. Un elemento logra la estabilidad cuando su último nivel de energía está lleno. 4
5 Diagrama niveles de energía Formación de compuestos Los elementos comparten, donan o reciben electrones en su último nivel de energía para lograr su estabilidad. Tales enlaces se clasifican en dos categorías: iónicos y covalentes. Enlace iónico Cuando un átomo ha ganado o perdido uno o más electrones y adquiere carga positiva o negativa se conoce como ion. Iones con cargas opuestas forman compuestos por medio de un enlace químico conocido como enlace iónico o electrovalente. Ejemplo, sal de mesa Na + Cl - Enlace covalente El enlace en que se comparten los electrones se conoce como un enlace covalente. El carbono forma enlaces covalentes fácilmente, lo que le confiere una gran capacidad para formar moléculas largas y complejas. Acidos Sustancia que en presencia de agua libera iones de Hidrógeno Ejemplos Clorhídrico Ascórbico Sulfúrico Salicílico Nítrico Oxálico Cítrico Carbónico Láctico Acético Bases Sustancia que libera iones de hidroxilo en presencia de agua Ejemplos: Amoníaco Urea Cafeína Limpiador de Hornos Hidróxido de Sodio, Potasio, Bario 5
6 Escala de ph Los ácidos y las bases se unen para formar sales. Los iones de H+ se unen a los OH- para formar agua, el resto de la base y del ácido es lo que forma la sal. Quiere decir Potencial de Hidrógeno = -log10 de iones de H La escala va de es Neutro menos de 7 es ácido y más de 7 es alkalino HCl + Na OH ---- H2O + NaCl ph de sustancias comunes Limón 2.4 Acido de Batería 1.0 Toronja 3.2 China 3.5 Vinagre 3.0 Jugos gástricos Orina Saliva Sangre Cont. Lágrimas 7.4 Clara de huevo 8.0 Cloro 10.0 Tomate, uvas y guineo 4.6 Coca Cola 3.0 Café 5.0 Cerveza 4.0 Soda de Hornear 9.0 Leche 6.5 Amoníaco 11.5 AGUA Características: 1. Molécula polar 2. Solvente Universal 3. Lubricante 4. Medio de Transporte 5. Regula la temperatura 6. Existe en los tres estados de la Materia: Sólida, líquida y gaseosa 6
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