11. Atomos y Moleculas.pptx atomos y moleculas

presentacion informativa

1. ATOMOS Y MOLECULAS: La Base Química de la Vida Capitulo 11

2. ATOMOS Y MOLECULAS 1. El conocimiento de la química es esencial para comprender a los organismos y cómo funcionan. 2. Los seres comparten similitudes fundamentales en su composición química y en sus procesos metabólicos básicos. Estas similitudes químicas proporcionan una fuerte evidencia de la evolución de todos los organismos a partir de un ancestro común y explican en gran parte por qué lo que los biólogos aprenden estudiando a las bacterias o a las ratas en laboratorios se puede aplicar a otros organismos, incluyendo a los seres humanos. 3. El éxito del Proyecto del Genoma Humano y los estudios relacionados se basan en gran medida en la bioquímica y en la biología molecular, la química y la física de las moléculas que constituyen los seres vivos. un biólogo molecular puede estudiar cómo interactúan las proteínas con el ácido desoxirribonucleico (ADN) con el fin de controlar la expresión de ciertos genes.

3. Organización de los seres vivos

4. CONCEPTOS Elemento: sustancia que no se puede dividir en sustancias mas simples por medio de reacciones químicas ordinarias. Un elemento esta constituido por átomos de un solo tipo. Átomo: partícula mas pequeña de un elemento que conserva las propiedades químicas inalterables. cada elemento tiene un símbolo químico. 2. La tabla periódica es una grafica de los elementos ordenada por su numero atómico. 3. Solo cuatro elementos , Oxígeno, Carbono, Hidrógeno y Nitrógeno, son responsables de más del 96% de la masa de la mayoría de los organismos.

5. Contienen carbono y forman la estructura o esqueleto de la molécula Cloruro de sodio (NaCl), Amoníaco (NH₃), está el agua y muchos ácidos, bases y sales simple. Si el Carbono no presenta enlace con otro Carbono o Hidrogeno. CONCEPTOS

6. ELEM FUNCIONES O Necesario para la respiración celular, componente del agua, presente en la mayoría de los compuestos orgánicos . C Forma la estructura de las moléculas orgánicas , es tetravalente. H Componente del agua, presente en la mayoría de los compuestos orgánicos y como ion (H ) participa en transferencia de energía. N Componente de proteínas y ácidos nucleicos; componente de la clorofila en las plantas Ca Componente estructural de huesos y dientes, importante en la contracción muscular y transmisión del impulso nervioso y la coagulación sanguínea, asociado con la pared celular de las plantas. P El Fosfor o es c omponente de los ácidos nucleicos y los fosfolípidos de las membranas; importante en reacciones de transferencia de energía, componente estructural de los huesos y forma parte de la molécula de ATP. Funciones de los elementos en los organismos FUNCIONES DE LOS ELEMENTOS EN LOS ORGANISMOS

7. ELEM FUNCIONES K El potasio participa c omo ion es el principal catión en el citoplasma de las células animales, importante en la función nerviosa, afecta la contracción muscular. S El Azufre es componente en la mayoría de las proteínas. Na Como ion el principal catión en el liquido intersticial de animales, esencial en la conducción del impulso nervioso, importante el en equilibrio de líquidos y en la fotosíntesis. Mg Necesario en la sangre y otros tejidos animales; componente de la clorofila; activador de muchas enzimas. Cl Como ion es el principal anión en líquido intersticial de animales , importante en el balance del agua y la fotosíntesis. Fe Componente de la hemoglobina en los animales, activa ciertas enzimas. I, Mn, Cu, Zn, Co, F, Mo, Se, B, Si y otros Elementos trazas, que se encuentran en muy pequeñas cantidades en animales, plantas o en ambos.

8. OLIGOELEMENTOS Elementos que sólo son necesarios en cantidades muy pequeñas .

9. Oxígeno, Carbono, Hidrógeno y Nitrógeno son responsables de más del 96% de la masa de la mayoría de los organismos.

10. ESTRUCTURA DEL ÁTOMO Partícula con carga eléctrica positiva Partícula con carga eléctrica negativa Partícula sin carga eléctrica Los elementos están constituidos por átomos. Átomo: partícula mas pequeña de un elemento que conserva las propiedades químicas inalterables. Constituye la unidad estructural básica de la materia (la materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio). En un átomo eléctricamente neutro, el número de electrones es igual al número de protones.

11. Numero atómico : numero de protones en el núcleo de un átomo. Es característico de cada elemento. Masa atómica : suma de protones y neutrones de un átomo. unidad de masa atómica ( uma ) o dalton (John Dalton) . Es un número que indica aproximadamente cuánta materia contiene en comparación con otro átomo. Electrones de valencia : última capa de electrones de un átomo. Determinan las propiedades químicas de un átomo. Orbitales : regiones del espacio tridimensional en que se mueven los electrones (s, p, d y f ). Configuración electrónica: arreglo de los electrones alrededor del núcleo. Los electrones se mueven en regiones denominadas orbitales . La energía de un electrón depende del orbital que ocupa . Los electrones que se encuentran en orbitales con energía similar están en el mismo nivel de energía y conforman una capa electrónica. Conceptos

12. Principales átomos en el Cuerpo Humano

13. la configuración electrónica de varios elementos importantes para los organismos, con base en los modelos de Bohr, que muestran el arreglo de los electrones en varios círculos concéntricos alrededor del núcleo.

14. Principales átomos en el Cuerpo Humano En general, los electrones en una capa electrónica con una distancia promedio mayor desde el núcleo tienen mayor energía que los que están en una capa cercana al núcleo. La razón es que se requiere energía para mantener alejado a un electrón (cargado negativamente) del núcleo (cargado positivamente). Se dice que los electrones más energéticos, conocidos como electrones de valencia, ocupan la capa de valencia. La capa de valencia se representa como el anillo exterior concéntrico en el modelo de Bohr. Estos electrones de valencia que juegan un papel fundamental en las reacciones químicas.

15. Carbono-12 ( 12 C) (6 p , 6 n ) 6 Carbono-14 ( 14 C) (6 p , 8 n ) 6 + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - Isótopos: átomos con igual número de protones y electrones pero distinto número de neutrones por lo tanto de masas diferentes. Radioisótopos: isotopos inestables que emiten radiación al desintegrarse. Algunos se utilizan para datar fósiles, rastrear rutas bioquímicas, determinar la secuencia del ADN, en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, etc.

16. El comportamiento químico de un átomo está determinado por el número y disposición de sus electrones de valencia que será estable cuando se alcancen 2 electrones en caso del H y el He y 8 electrones en los otros átomos. Cuando la capa de valencia no está llena, el átomo tiende a perder, ganar o compartir electrones para completar una capa externa. Los electrones de valencia en el último nivel de energía participarán en la formación de enlaces químicos cuando interactúan los átomos para formar moléculas.

17. Los enlaces químicos: son fuerzas de atracción que mantienen unidos a los átomos. La medida de la atracción que ejerce un átomo por los electrones compartidos en un enlace químico se denomina electronegatividad . Cada enlace representa una cantidad dada de energía química. Los electrones de valencia establecen cuántos enlaces puede formar un átomo. Los tipos principales de enlaces químicos son: Un átomo con su última capa de electrones casi llena o casi vacía puede alcanzar estabilidad: al perder electrones (hasta que la capa queda totalmente vacía) o al ganar (hasta llenar la capa); en cambio si la tiene parcialmente llena puede estabilizarse al compartirlos con otro átomo. Al perder, ganar o compartir electrones se forman los diferentes tipos de enlaces químicos. Tipos principales de Enlaces Iónicos Covalentes Interacción de los Átomos Puentes de hidrógeno

18. Enlace Iónico Se caracteriza por la transferencia total de electrones más externos de un átomo a otro. Ion : átomo con carga eléctrica ( catión =ion con carga positiva; anión =ion con carga negativa). Ejemplo: Formación de sal común Los IONES debido a sus cargas eléctricas son fundamentales en muchas interacciones biológicas , los cationes y los aniones participan en transformaciones energéticas dentro de la célula, como la transmisión de impulsos nerviosos, la contracción muscular, y muchos otros procesos biológicos.

19. ENLACE IÓNICO Un átomo con 1, 2, o 3 electrones en su capa de valencia tiende a ceder electrones a otros átomos. Este átomo entonces se carga positivamente, porque su núcleo tiene más protones que el número de electrones orbitando alrededor del núcleo. Estos iones con carga positiva se denominan cationes. Los átomos con 5, 6 o 7 electrones de valencia tienden a aceptar electrones de otros átomos y se convierten en aniones , con carga negativa. catión =ion con carga positiva anión =ion con carga negativa

20. Se forma un enlace iónico como consecuencia de la atracción entre la carga positiva de un catión y la carga negativa de un anión. Un compuesto iónico es una sustancia que consta de aniones y cationes unidos por sus cargas opuestas. Un buen ejemplo de cómo se forman los enlaces iónicos es la atracción entre los iones sodio y los iones cloruro.

21. Enlace Covalente Se caracteriza por el compartimiento de electrones entre átomos. Cuando se comparten un par de electrones entre dos átomos se forma un enlace covalente simple ; cuando se comparten dos pares de electrones se forma un enlace doble y cuando se comparten tres pares de electrones se forma un enlace triple . El enlace covalente puede ser: No polar: los átomos unidos tienen electronegatividades similares por lo que los electrones son compartidos por igual entre los átomos. Polar: los átomos unidos tienen electronegatividades diferentes por lo que los electrones son atraídos hacia el átomo mas electronegativo. La medida de la atracción que ejerce un átomo por los electrones compartidos en un enlace químico se denomina electronegatividad .

22. Hidrógeno molecular (H2) H H H H o Hidrógeno (H) Hidrógeno (H) (a) Formación de un enlace covalente simple. Dos átomos de hidrógeno alcanzan su estabilidad al compartir un par de electrones , formando así una molécula de hidrógeno . En la fórmula estructural de la derecha , la línea recta entre los átomos de hidrógeno representa un enlace covalente simple. Oxígeno molecular (O2) (se forma doble enlance) O O O O Oxígeno (O) Oxígeno (O) or (b) Formación de un enlance covalente doble . En el oxígeno molecular, dos átomos de oxígeno comparten dos pares de electrones , formando un enlace covalente doble . Las líneas rectas paralelas en la formula estructural representan un enlance covalente doble . Enlace Covalente No Polar Se forma entre átomos de igual o parecida electronegatividad.

23. Enlace Covalente Polar Se forma entre átomos de diferente electronegatividad. Carga ligeramente negativa en un átomo de oxígeno Carga ligeramente positiva en átomos de hidrógeno Los extremos + y – se equilibran entre sí; la molécula en su conjunto tiene una carga neutra. La razón es que una molécula polar tiene en un extremo una carga parcial positiva y en el otro extremo tiene una carga parcial negativa.

24. Puentes de Hidrógeno Los puentes o enlaces de hidrógeno son enlaces entre átomos de hidrógeno y oxígeno (o con otro átomo relativamente electronegativo como el nitrógeno). Los enlaces de hidrogeno se forman y se rompen con facilidad. Aunque de manera individual son débiles, en conjunto son fuertes cuando se encuentran en gran número. Las interacciones de van der Waals son fuerzas débiles que se basan en las fluctuaciones de las cargas eléctricas. Se da entre moléculas polares y actúan en distancias muy cortas entre las moléculas.

25. Los átomos interactúan para formar moléculas Compuesto: unión de 2 o mas átomos de diferentes elementos combinados en una proporción fija. Molécula: unión de 2 o más átomos del mismo elemento o de elementos distintos que se mantienen unidos fuertemente formando una partícula estable. Compuesto que no es molécula (fácilmente se disocia) Agua es un compuesto molecular

26. Los elementos que forman parte de un compuesto se pueden representar mediante formulas químicas, de las cuales hay varios tipos: Formula molecular: los subíndices indican el numero real de cada tipo de átomo por molécula. Formula estructural o desarrollada : muestra no solo los tipos y números de átomos en una molécula sino también su disposición.

27. Moléculas mas abundantes en el ser humano 65% 16% 13% 5% 1% Carbohidratos

28. Principales moléculas en los Seres Vivos: EL AGUA Gran parte de la masa de los organismos es agua. El agua es fuente de oxígeno, es disolvente en la mayoría de reacciones biológicas y es un reactivo o un producto de muchas reacciones químicas. Se considera que la combinación exclusiva de las propiedades del agua es esencial para el origen de la vida y para la supervivencia y evolución de los organismos en la tierra. En el ser humano el 70% de la masa corporal es agua.

29. Debido a la polaridad que la caracteriza, la molécula de agua es un excelente disolvente. Las sustancias que interactúan fácilmente con el agua son hidrófilas (afines al agua ) , las que repelen el agua son hidrófobas (repelen el agua).

30. Propiedades del Agua Cohesión y Adhesión La cohesión es la capacidad de las moléculas de agua para permanecer juntas entre si. Esto se debe a los enlaces de Hidrogeno entre las moléculas. La adhesión es la capacidad del agua para unirse a diferentes sustancias, lo cual explica como el agua humedece o moja las cosas.

31. Tensión superficial: Los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua son los responsables de la tensión superficie. Capilaridad: E s la tendencia del agua a moverse en tubos delgados. La combinación de fuerzas adhesivas y cohesivas le dan al agua dos características : tensión superficial y capilaridad.

32. El agua ayuda a mantener la temperatura estable. Los enlaces de hidrógeno explican la forma en que el agua responde a los cambios de temperatura. El agua existe en tres formas, que difieren en el grado de enlaces del hidrógeno: gas (vapor), líquido, y hielo, un sólido cristalino . Cuando el agua pasa de un estado a otro, los enlace de Hidrogeno se forman o se rompen. El término calor se refiere a la cantidad total de energía cinética (Energía de movimiento) en una muestra de una sustancia; la temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas.

33. El agua ayuda a mantener la temperatura estable, debido a su alto calor especifico y vaporización El calor de vaporización: cantidad de energía calorífica requerida para cambiar 1 g de una sustancia en fase líquida a la fase de vapor, se expresa en unidades llamadas calorías. 1 cal/g por cada ⁰C 1 cal (4184 Joules ) 540 cal

34. Ionización Las moléculas de agua tienen una ligera tendencia a ionizarse, es decir, disociarse en iones hidrógeno (H+) y iones hidróx ido (OH−). H 2 O H⁺ + OH⁻ Hidrógeno Hidróxido Propiedades del Agua El agua pura contiene iguales concentraciones de ambos iones, en otras soluciones las concentraciones no son iguales, lo que define la acidez o alcalinidad en una solución.

35. El pH : es el grado de acidez de una disolución. Mas iones de H⁺ Mas Iones de OH¯ Iguales concentraciones de iones H⁺ y OH¯

36. Amortiguadores Son sustancias o combinación de sustancia que resisten los cambios en el pH cuando se agrega un ácido o una base. El amortiguador funciona aceptando o donando iones hidrógeno. Muchos de los mecanismos homeostáticos funcionan para mantener los valores de pH adecuados. Por ejemplo, el pH de la sangre humana es de aproximadamente 7.4 y se debe mantener dentro de límites muy estrechos. Si la sangre se vuelve demasiado ácida (por ejemplo, como resultado de enfermedades de las vías respiratorias), se puede producir el coma y la muerte. La alcalinidad excesiva puede dar como resultado la sobreexcitación del sistema nervioso hasta convulsionar. Los organismos contienen muchos amortiguadores naturales . Los organismos contienen muchos ácidos débiles y bases débiles, lo que les permite mantener una reserva esencial de la capacidad amortiguadora y les ayuda a evitar los valores extremos de pH.

37. En los animales estos iones son importantes para el funcionamiento de los nervios y músculos, la coagulación sanguínea, la formación de los huesos y muchos otros aspectos del funcionamiento del cuerpo. Cualquier cambio importante afecta las funciones celulares y puede conducir la muerte. Cuando una sal, un ácido o una base se disuelven en agua los iones disociados pueden conducir una corriente eléctrica, estas sustancias se llaman Electrolitos . Na ⁺, K ⁺, Ca⁺ y Mg ⁺ son los principales cationes en el cuerpo humano y Cloruro, bicarbonato, fosfato y sulfato son los aniones importantes. Los iones nitrato y amonio son importantes para las plantas.