Atomos y moléculas:
Los fundamentos químicos de la vida.

En la actualidad se dedica mucha atención a la biología, o sea la química de las moléculas de que se componen los seres vivos.

Es posible que un biólogo dedicado a la evolución estudie las relacione evolutivas comparando proteínas producidas por diferentes tipos de organismos. y es factible que un botánico sea un "explorador químico" que busque nuevas fuentes de medicamentos en los vegetales.

LOS ELEMENTOS QUIMICOS NO CAMBIAN EN LAS REACCIONES QUIMICAS NORMALES.

Los elementos son sustancias que no pueden descomponerse en otras más sencillas mediante reacciones químicas ordinarias. Los científicos han asignado a cada elemento un símbolo químico, que por lo general corresponde a la primera letra o las dos primeras letras del nombre en español o latín del elemento. por ejemplo, O es el símbolo del oxigeno; C, del carbono; H, del hidrógeno, N, nitrógeno, etc., solo cuatro elementos, oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno, constituyen más de 96% de la masa de mayor parte de los organismos. Otros, como el Calcio, fósforo, potasio y magnesio, también están invariablemente presentes, aunque en menores cantidades. Algunos elementos como yodo y cobre, se denominan oligoelementos, por estar presentes en cantidades diminutas.

LOS ÁTOMOS SON LAS PARTÍCULAS BÁSICAS DE LOS ELEMENTOS.

Un átomo es la porción más pequeña de un elementos que retiene las propiedades químicas de éste. Los átomos son mucho menores que la partícula más diminuta visible con un microscopio óptico. Los físicos
 han descubierto varias partículas subatómicas, pero para nuestros fines sólo necesitamos considerar tres: protones neutrones y electrones. Un electrón es una partícula que tiene una unidad de carga eléctrica negativa; un protón tiene una unidad de carga eléctrica negativa; y un neutrón es una partícula sin carga. En un átomo eléctricamente neutro, el número de electrones es igual al número de protones.

Un átomo se identifica de manera inequívoca por su número de protones.


Cada elemento tiene un número fijo de protones en el núcleo atómico, que se denomina número atómico y se escribe como un subíndice a la izquierda del símbolo químico.

la TABLA PERIODICA es una gráfica en la cual los elementos se ordenan conforme a su número atómica, los electrones no orbitan alrededor del núcleo en trayectorias concéntricas fijas.

LA MASA ATÓMICA ES DETERMINADA POR EL NÚMERO DE PROTONES Y DE NEUTRONES.

La masa de una partícula subatómica es en extremo pequeña, demasiado pequeña, por lo que utiliza la unidad de masa atómica (uma) o talton, llamada asi en hhonor de JOHN DALTON, una UMA es igual a la masa aproximada de un protón o un neutrón. La  masa atómica de un elemento es un número que indica cuán masivo es un átomo de ese elemento en comparación con el de otro elemento.

LOS ISOTOPOS DIFIEREN EN EL NÚMERO DE NEUTRONES

los elementos consisten en mezclas de átomos diferentes números de neutrones se denominan ISOTOPOS, que son del mismo elemento poseen el mismo número de protones y electrones y solo difieren en el de neutrones, los tres isótopos del hidrógeno, H (hidrógeno ordinario o protio,

Todos los isótopos poseen la misma característica química, algunos isótopos son inestables y tienden a desintegrarse. Estos isótopos se denominan RADIOISOTOPOS o RADIONUCLIDOS por que emiten radiación al desintegrarse.

Cuando un neutrón se descompone para formar un protón y un electrón y de movimiento rápido el cual es emitido por el átomo como una forma de radiación llamada partícula beta, AUTORRADIOGRAFIA en la cual la radiación produce el aspecto de granos plateaos oscuros en película especial de rayos X.

LOS ELEMENTOS OCUPAN ORBITALES QUE CORRESPONDEN A NIVELES DE ENEGIA.

Los electrones se desplazan con rapidez en regiones características del espacio atómico llamadas ORBITALES. Cada orbital contiene un máximo de dos electrones, la energía de un electrón depende del orbital que ocupa, se dice que los electrones situados en orbitales con energía similar están al mismo nivel de energía principal, y constituyen una capa electrónica.

Un electrón puede desplazarse a un orbital más alejado o bien puede ceder energía y descender a un nivel menos energético. La energía lumínica absorbida por las moléculas las de clorofila hace que los electrones se desplacen a un nivel de energía superior.

LOS ATOMOS EXPERIMENTAN REACCIONES QUIMICAS.

El comportamiento químico de un átomo es determinado principalmente por el número y la disposición de los electrones de valencia, la capa de valencia de cualquier otro átomo está completa cuando contiene ocho electrones.

El cloro y bromo incluidos en un grupo llamado de los halógenos, con altamente reactivos, en virtud de que su capa de valencia tiene siete electrones, el hidrógeno, sodio y potasio tienen un solo electrón de valencia, el helio y el neón pertenecen a un grupo llamado de los GASES NOBLES son bastante arreacivos en virtud de que su capa de valencia está llena.

LOS ATOMOS FORMAN MALECULAS Y COMPUESTOS

Dos o más átomos se combinan químicamente para formar unidades llamadas MOLECULAS por ejemplo cuando dos átomos de oxígieno se combinan químicamente se forma una molécula de oxígeno, un compuesto químico consiste en dos o mas elementos combinados en una proporción fija.

Las propiedades de un compuesto químico pueden ser muy diferentes de las que corresponden a los elementos que lo constituyen: a la temperatura ambiental, el agua suele ser líquida, mientras que el hidrógeno y el oxígeno son gases.

UNA SUSTANCIA ES DESCRITA POR SU FORMULA QUIMICA

Una fórmula química es un modo abreviado de representar la composición química de un compuesto. Los símbolos indican los tipos de átomos presentes.

En una fórmula molecular los subíndices indican el número real de cada tipo de átomo en una molécula.

Otro tipo de fórmula química es la formula estructural, en la que se muestra no sólo el tipo y número de átomos en  una molécula, sino también su disposición

UN MOL DE CUALQUIER SUSTANCIA CONTIENE EL MISMO NÚMERO DE UNIDADES.

La  masa molecular de un compuesto es la suma de las masas atómicas de los átomos constituyentes de una sola molécula;  La cantidad de un elemento o compuesto cuya masa en gramos equivale a su masa atómica o molecular es un mol. El concepto de mol es útil porque permite hacer comparaciones significativas entre átomos y molé culas  con masa muy distinta.

Un mol de cualquier sustancia tiene exactamente el mismo número de unidades. El gran número de unidades contenidas en un mol, se conoce como número de avogrado. Los biólogos moleculares tratan con valores pequeños.

El concepto del mol permite hacer comparaciones

C6H12O6 +6O2 6              CO2 + 6H2O+ ENERGIA

Los  reactivos se escriben en el miembro de la izquierda de la ecuación y los productos, o sea las sustancias, en el miembro de la derecha. La flecha significa “produce”.

Los compuestos químicos reaccionan precisos. Los números que proceden a los símbolos, indican la cantidad relativa de átomos o moléculas que reaccionan.

El equilibrio, es la proporción de reacciones en lambas direcciones es igual. Las reacciones reversibles se indican con una flecha doble:

CO2  +  H2O           H2CO3

Los átomos de un compuesto se mantienen unidos por enlaces químicos. Cada enlace equivale a determinada cantidad de energía química.  La energía de enlace es la necesaria para romper el enlace mismo. Los electrones de valencia determinan un cuántos enlaces puede participar un átomo. Los dos tipos principales de enlaces químicos  son los covalentes y los iónicos.

En los enlaces covalentes se comparten electrones entre átomos, cada uno de los cuales queda con su capa de valencia completa.  Se denomina compuesto covelente H2., no se donan electrones entre sí.  Cada atomo  comparte su electrón único.

Cuando dos átomos comparten un par de electrones, el enlace se denomina enlace covalente sencillo.

Se habla de enlace covalente doble cuando se comparten dos pares de electrones. Enlace covalente triple presentado por tres líneas continuas paralelas duando dos átomos comparten tres pares de electrones.

 Lafuncion de una molecula guarda relacion con su forma

cada tipo de molécula posee forma y tamaño característicos. puede cambiar las células vivas dependen de su forma geométrica. proporciona la distancia óptima entre los átomos para contrarrestar la repulsión de los pares de electrones.


LOS ENLACES COVALENTES SON NO POLARES O POLARES


La ELECTRONEGATIVIDAD es una medida de la atracción que un átomo ejerce sobre los electrones en enlaces químicos, los átomos de una molécula poseen electronegatividad similar, comparten por igual los electrones y se dice que el enlace covalente es no polar, un enlace covalente entre átomos de electronegativadad diferene se califica como polar, los enlaces covalentes difieren en su polaridad, van de aquellos en los que los electrones son compartidos de manera exactamente equitativa.Una molécula polar tiene caga positiva parcial en un extremo y carga negativa parcial en el otro.


LOS ENLACES IONICOS SE FORMAN ENTRE CATIONES Y ANIONES.

Una partícula con una o mas unidades de carga electrónica se denomina ION, los iones con carga positiva se denominan CATIONES, los átomos con cinco, seis o siete electrones de valencia tienden a aceptar electrones de otros átomos y convertirse en ANIONES de carga negativa.

Un enlace iónico se forma 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 consiste en aniones y cationes, que se mantienen unidos en virtud de sus cargas opuestas.

En virtud de que sus moléculas son polares, el agua es un solvente insuperable, un líquido capas de disolver muchos tipos de sustancias,  en particular compuestos polares y iónicos. Las sustancias que interactúan fácilmente con el agua son hidrófilas.  Muchas sustancias hidrófobas presentes en los seres vivos revisten especial importancia debido a su capacidad de formar estructuras que no se disuelven en el agua.

Las moléculas de agua tienen una fuerte tendencia a adherirse entre si; esto es cohesivas.  Tal efecto se debe a la presencia de enlaces de hidrógeno entre ellas.  Estas fuerzas adhesivas explican el que el agua humedezca las cosas.

Una combinación de fuerzas adhesivas y cohesivas explica la tendencia del agua, denominada capilaridad, avanzar en tubos  estrechos, que contra la fuerza de la gravedad. El agua tiene un alto grado de tensión superficial debido a la cohesividad de sus moléculas, las cuales ejercen mayor atracción entre sí que hacia las del aire.

Para elevar la temperatura de una sustancia es necesario agregar energía calorífica, incrementar la energía cinética.  El término calor se refiere a la  cantidad total de energía cinética de las partículas.  Una caloría es una unidad de energía térmica y corresponde a la cantidad de calor necesaria para aumentar un grado Celsius (1°C) la temperatura de 1 g de agua.    Las propiedades del agua son decisivas para la estabilización de la temperatura en la superficie de la Tierra.

El hecho de que sus moléculas se mantengan unidas por enlaces de hidrógeno hace lque el agua tenga alto calor de vaporización. Se requieren 540 calorías para cambiar 1 g de agua líquida a ig de vapor de agua.

Cuando se calienta una muestra de agua, algunas moléculas se mueven más rápido tienen mayor probabilidad de escapar de la fase líquida y pasar a la fase de vapor, en un proceso llamado enfriamiento evaporativo.