10.agua estructura

Dra.Briseño-BIOQUIMICA

1. Unidad 3 Briseño Agua y electrolitos

2. Propiedades físicoquímicas Estructura Forma tetraédrica Polaridad Enlaces de hidrógeno Briseño

3. Forma tetraédrica La estructura tridimensional de la molécula de agua es un tetraedro irregular con el oxígeno en el centro. Los dos enlaces con el hidrógeno se dirigen hacia las dos esquinas del tetraedro, en tanto que los electrones no compartidos, ocupan las dos esquinas restantes. 3 Briseño

4. Forma tetraédrica El ángulo entre los dos átomos de hidrógeno (104.5°) es un poco menor que el de un tetraedro (109.5°), lo que da origen a un tetraedro ligeramente asimétrico. 4 Briseño

5. Polaridad Molécula polar es aquella que presenta un polo negativo y un polo positivo, es decir, que está eléctricamante cargada, vg: el agua. El O tiene carga negativa y los H tienen carga positiva. ¿Qué dice que dijo? 5 Briseño

6. Los electrones en los átomos de hidrógeno del agua son fuertemente atraídos por el átomo de oxígeno y están, en realidad, más cerca del núcleo del oxígeno que de los del hidrógeno. Por esto, la molécula de agua tiene una carga negativa en el centro (color rojo) y una carga positiva en sus extremos (tono lila) 6 Briseño Polaridad

7. Polaridad Por eso la molécula de agua es polar. Además, la carga neta de una molécula de agua es de cero: 7 Briseño +0,41 +0,41 -0,82

8. Polaridad El átomo de oxígeno, con ocho protones en su núcleo, atrae con mayor fuerza a los electrones del enlace que el átomo de hidrógeno, es decir, es más electronegativo que el átomo de hidrógeno, por lo que la nube electrónica del enlace está deforme y forma un dipolo permanente. 8 Briseño +0,41 +0,41 -0,82

9. Polaridad O sea, ésta separación de carga que produce un dipolo permanente, tiene una parte negativa que apunta al átomo de O y una parte positiva que se encuentra en la bisectriz del ángulo formado por los enlaces H-O-H 9 Briseño +0,41 +0,41 -0,82

10. Polaridad Ésta separación de la parte positiva y negativa de la molécula, permite reacciones ácido-base que son fundamentales para las funciones de las proteínas y de los ácidos nucleicos. 10 Briseño

11. Enlace de hidrógeno Cuando dos moléculas de agua se aproximan mucho, se establece una atracción electrostática entre la carga parcial negativa situada sobre el átomo de oxígeno de la molécula de agua y la carga parcial positiva situada sobre un átomo de hidrógeno de una molécula de agua adyacente. 11 Briseño + + - + + -

12. Enlace de hidrógeno Produciéndose una interacción dipolo-dipolo denominada enlace de hidrógeno . Esto se acompaña de una redistribución de las cargas electrónicas de ambas moléculas. 12 Briseño + - + + + -

13. Enlace de hidrógeno 13 Briseño

14. Debido a la ordenación casi tetraédrica de los electrones alrededor de los átomos de oxígeno, cada molécula de agua, es potencialmente capaz de unirse mediante enlaces de hidrógeno con cuatro moléculas de aguas vecinas. Esta propiedad es la responsable de la elevada cohesión interna del agua líquida. Enlace de hidrógeno 14 Briseño

15. Sin embargo, el establecimiento de puentes de H entre las moléculas de agua no sucede solamente en estado líquido, sino también en el hielo y en la fase de vapor. Los enlaces de H no se presentan solamente en el agua. Tienden a formarse entre cualquier átomo electronegativo como el F, O y N. Enlace de hidrógeno 15 Briseño

16. El enlace de hidrógeno es más estable cuanto más lineal sea la ordenación del átomo de hidrógeno y los dos átomos electronegativos implicados (FON) Enlace de hidrógeno 16 Briseño

17. Enlace de hidrógeno La fuerza de un enlace de hidrógeno entre moléculas de agua es aproximadamente de 4 kcal /mol La fuerza de un enlace covalente O-H es de 110 kcal /mol. Por lo tanto, el enlace de hidrógeno se engloba dentro de las interacciones llamadas débiles. 17 Briseño + - + + + -

18. Enlace de hidrógeno En las moléculas biológicas existen enlaces de hidrógeno: Intramolecular, cuando la interacción ocurre entre grupos de la propia molécula. Intermolecular , cuando la interacción se realiza entre moléculas distintas. 18 Briseño

19. Interacciones intermoleculares Las interacciones (fuerzas atractivas o repulsivas) intermoleculares producidas por fuerzas electrostáticas transitorias se conocen como: Fuerzas de Van der Waals . 19 Briseño

20. Fuerzas de Van der Walls Son de tres tipos: Fuerzas dipolo permanente-dipolo permanente. Fuerzas dipolo permanente-dipolo inducido. Fuerzas dipolo inducido instantáneo dipolo inducido (fuerzas de dispersión de London). Un dipolo permanente en una molécula puede inducir un dipolo transitorio en una molécula próxima. Briseño

21. Interacciones intermoleculares Se puede decir que el enlace de hidrógeno, es una fuerza de Van der Waals dipolo-dipolo, de carácter muy fuerte, pero aún más débil de lo que pueden ser un enlace covalente o iónicos normales. Estas fuerzas le confieren solubilidad a los compuestos 21 Briseño

22. Los enlaces de hidrógeno son los responsables de las propiedades del agua en estado líquido. Las moléculas de agua en estado líquido forman una extensa malla o red mantenida por enlaces de hidrógeno. Enlace de hidrógeno 22 Briseño

23. El agua se concibe como un mosaico de agrupamientos de moléculas H2O unidas mediante enlaces de hidrógeno en continua reorganización. Enlace de hidrógeno 23 Briseño

24. Bibliografía Bioquímica Rawn 1989. Edit. Interamericana McGraw-Hill Volumen 1 Parte 1. Introducción. Capítulo 2. El agua. 27-48 Bioquímica. Las bases moleculares de la estructura y función celular. Lehninger. Segunda edición. 1991. Ediciones Omega. Capítulo 2. El agua. 41-58. Briseño

25. Fin 25 Briseño