LA COMPOSICIÓ DELS ÉSSERS VIUS 2: La composició química de la matèria viva. Els bioelements.

Transcripción

1 LA COMPOSICIÓ DELS ÉSSERS VIUS 2: La composició química de la matèria viva. Els bioelements.

2 LA COMPOSICIÓ DELS ÉSSERS VIUS 2 La vida. Característiques dels éssers vius. Nivells d'organització de la matèria. Composició química de la matèria viva. Bioelements. Biomolècules. L'aigua i les sals minerals. Dissolucions i dispersions col loidals.

3 La composició química de la matèria viva. Els organismes estan compostos per matèria. La matèria està formada d'elements. Un element químic és una substància que no es pot descompondre en d'altres mitjançant reaccions químiques. Cada element es composa d'un cert tipus d'àtoms que són diferents als àtoms de qualsevol altre element. Un compost és una substància que es compon de dos o més elements diferents combinats en una relació fixa. La sal de cuina, l'aigua,... són compostos. Un àtom és la part més petita de matèria que encara conserva les propietats d'un element. Els àtoms es combinen entre si per formar molècules i compostos iònics. Dos o més àtoms que es mantenen units per enllaços covalents constitueixen una molècula. L'H2O, el CH4, l'o2, H2,... són molècules. Els compostos formats per enllaços iònics s'anomenen compostos iònics o sals. El clorur sòdic és un compost iònic.

4 Sodi Clor Clorur sòdic

5 Àtoms: Hidrogen Oxigen

6 Heli Els electrons són representats com un núvol de càrrega negativa al voltant del nucli Model simplificat

7 Carboni Nitrogen

8 Molècula: unió covalent d un o més àtoms. Homogènia Heterogènia

9 Hydrogen 1H 2 Atomic number He 4.00 Atomic mass First shell Helium 2He Element symbol Electron-shell diagram Lithium 3Li Beryllium 4Be Boron 5B Carbon 6C Nitrogen 7N Oxygen 8O Fluorine 9F Neon 10Ne Sodium 11Na Magnesium 12Mg Aluminum 12Al Silicon 14Si Phosphorus 15P Sulfur 16S Chlorine 17Cl Argon 18Ar Second shell Third shell Representació de les òrbites dels electrons dels primers 18 elements de la taula periòdica.

10 Els enllaços químics: unió entre diferents àtoms. Els electrons que formen els enllaços químics són els electrons de valència, els de l últim orbital.

11 Els àtoms tenen tendència a l estabilitat, és a dir, a tenir l últim orbital de valència complert: en el primer orbital 2 electrons, en el segon orbital 8 electrons i en el tercer orbital 8 electrons. Com els gasos nobles, que són estables i no reaccionen mai. Heli

12 Hydrogen atoms (2 H) Els àtoms dels elements, menys els gasos nobles, per aconseguir l estabilitat interactuen amb altres àtoms compartint o transferint els seus electrons de valència. Aquestes interaccions fan que els àtoms quedin units mitjançant enllaços químics. Hydrogen molecule (H2)

13 Tipus d'enllaços químics: químics - Enllaç iònic. - Enllaç covalent. - Enllaços intermoleculars:» Enllaç d hidrogen» Enllaç per forces de Van der Waals.

14 Enllaç iònic Es dóna quan un dels àtoms (anió) capta electrons de l altre (catió). Llavors, l anió i el catió queden units per atracció electrostàtica. Es dona entre elements molt electronegatius (no metàl lics) i elements molt electropositius (metàl lics).

15 Elements electropositius o metàl lics: tenen tendència a donar electrons i quedars-se carregats positivament. Exemple: Na (sodi)

16 Elements electronegatius o no metàl lics: tenen tendència a captar electrons i quedars-se carregats negativament. Exemple: F (fluor)

17 Els compostos formats per enllaços iònics s'anomenen compostos iònics o sals. El compost iònic clorur de sodi (NaCl) es coneix com a sal de taula. Transferència d'electrons i enllaç iònic

18 Cristall de clorur sòdic. Els ions sodi (Na+) i clor (Cl-) es mantenen junts mitjançant enllaços iònics. La fórmula NaCl ens indica que la relació entre el Na+ i el Cl- és 1:1

19 Enllaç covalent Es forma quan els àtoms comparteixen els electrons. Cada parell compartit és un enllaç covalent. Es dóna entre àtoms d'electronegativitat alta. Enllaç molt fort. Pot ser simple, doble o triple. Dos o més àtoms que es mantenen units per enllaços covalents constitueixen una molècula. Poden formar molècules APOLARS o POLARS.

20 Enllaç covalent apolar Els electrons es comparteixen d'una manera equitativa. No tenen pols. Compostos d àtoms iguals i hidrocarburs (compostos C i H). CH4

21 Enllaç covalent polar Els electrons de l'enllaç NO es comparteixen d'una manera equitativa. En una molècula d'aigua com que l'oxigen és més electronegatiu que l'hidrogen, els electrons compartits són atrets més cap a l'oxigen. Això dona lloc a una càrrega negativa parcial sobre l'oxigen i una càrrega positiva parcial sobre els hidrògens

22 Notació Lewis L enllaç covalent es pot representar mitjançant la notació de Lewis: exemple O2

23 Exemple CO2

24 Enllaços intermoleculars Tipus: -Enllaç d hidrogen. -Enllaç per forces de Van der Waals. Enllaços molt febles Es deuen a forces electrostàtiques.

25 Enllaç d hidrogen Entre molècules POLARS dels hidrurs: H2O, NH3, H2S, Forces febles d atracció entre l hidrogen(+) d'una molècula i l'àtom electronegatiu (-) d'un altra molècula. δ δ+ Aigua (H2O) δ+ Enllaç d'hidrogen δ Amoníac (NH3) δ+ δ+ δ+

26 Enllaç per forces de Van der Waals En molècules APOLARS i POLARS, degut a polaritats asimètriques provocades a l atzar. Són enllaços més febles que els anteriors i només es donen quan els àtoms i les molècules estan molt pròxims entre si.

27 Els bioelements. Elements que formen part de la matèria viva. Es classifiquen en: a)bioelements primaris. b)bioelements secundaris.

28 Bioelements primaris. Constitueixen el 96% de la matèria viva. Són:» Carboni» Hidrogen» Oxigen» Nitrogen» Sofre» Fòsfor Tenen una massa atòmica relativament petita la qual cosa afavoreix la formació d'enllaços covalents entre si estables.

29 Hidrogen Té un electró de valència, així, només pot formar un enllaç covalent simple.

30 Oxigen Té 6 electrons en l ultim orbital. Pot formar dos enllaços simples o un enllaç doble.

31 Nitrogen Té 5 electrons en l últim orbital. Pot formar: tres enllaços simples, un enllaç simple i un doble o un enllaç triple.

32 Sofre Com l oxigen, té 6 electrons en l últim orbital, llavors pot formar dos enllaços simples o un doble.

33 Fosfor Com el nitrogen, té 5 electrons en l últim orbital, per tant pot formar 3 enllaços simples, 1 enllaç simple i 1 enllaç doble o 1 enllaç triple.

34 Carboni Té un total de 6 electrons, amb 2 a la primera òrbita i 4 a la segona. Un àtom de carboni completa la seva òrbita valència compartint els seus 4 electrons amb altres àtoms mitjançant la formació de 4 enllaços covalents molt estables.

35 És particularment significativa la capacitat del carboni per a formar enllaços covalents apolars amb altres àtoms de carboni i, també, amb altres àtoms d'hidrogen. Això li permet arribar a formar llargues cadenes hidrocarbonades, que són apolars i per tant insolubles en aigua. Les cadenes hidrocarbonades formen l'esquelet de la majoria de molècules orgàniques. Els esquelets varien en longitud i poden ser rectilinis, ramificats o cíclics. Butà 2- metil-propà 1- butè Ciclohexà

36 Quan un àtom de carboni forma enllaços covalents simples, la disposició dels seus 4 orbitals determina que els 4 enllaços formin un angle que els situa als vèrtexs d'un tetraedre imaginari. Els angles d'enllaç en el metà (CH4) són de 109,5o A causa de la configuració tetraèdrica dels enllaços de carboni els diferents tipus de molècules orgàniques tenen estructures tridimensionals diferents.

37 L'età (C2H6) té la forma de dos tetraedres que es solapen en un dels seus vèrtexs. Quan dos àtoms de carboni estan units per un doble enllaç, tots els enllaços al voltant d'aquests carbonis es troben en el mateix pla. Per exemple l'etè (C2H4) és una molècula plana; els seus àtoms es situen en el mateix pla.

38 Grups funcionals Un o més hidrògens d'una cadena hidrocarbonada poden estar substituïts per funcionals. grups Els grups funcionals són grups d'àtoms químicament reactius que es repeteixen en moltes molècules orgàniques dotant-les d'unes propietats químiques determinades. L'àtom de carboni pot formar grups funcionals diferents amb els altres bioelements primaris. Atès que l'oxigen, el nitrogen i el sofre són elements electronegatius, quan estableixen enllaços amb l'hidrogen donen lloc a molècules dipolars i, si se n'afegeixen suficients a una cadena hidrocarbonada, aquesta pot arribar a ser soluble. Els sis grups funcionals més importants en la química de la vida són els grups hidroxil, carbonil, carboxil, amino, sulfhidril i fosfat.

39 Grup funcional: HIDROXIL Grup funcional: CARBONIL Nom dels compostos: Nom dels compostos: Alcohols Cetones: si el grup carbonil està a l'interior de la cadena. Aldehids: si el grup carbonil està en un extrem de la cadena. Exemple: etanol Exemples: Acetona: la cetona més simple Propanal: un aldehid propiònic

40 Grup funcional: CARBOXIL Grup funcional: AMINO Nom dels compostos: Nom dels compostos: Àcids carboxílics o àcids orgànics Amines Exemple: Àcid acètic Exemple: Glicina Com també té un grup carboxil, la glicina és tant una amina com un àcid carboxílic. Els compostos amb els dos grups s'anomenen aminoàcids.

41 Grup funcional: SULFHIDRIL Grup funcional: FOSFAT Nom dels compostos: Nom dels compostos: Tiols Fosfats orgànics Exemple: Etanotiol Exemple: Glicerol fosfat

42 Bioelements secundaris. Resta de bioelements. Es classifiquen en: b1)indispensables: Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe, I, F, Cu, Si, Mn i B b2)variables: Zn, Br, Co, Al i Pb Oligoelements o elements vestigials: Es troben en proporcions insignificants però realitzen importans funcions, poden ser indispensables o variables. Exemples: Fe, Cu, Zn, F, I... Tant la seva mancança com el seu excés poden produir greus transtorns en l'organisme.