atomo, molecula y la vida (referencia, biologia: la vida en la tierra)
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Átomos, moléculas y vidaLuis Fernando contreras Lara
Edna Valeria Manríquez salinas
Maylenn Guadalupe Rocha Cardona
Sandra Verónica de la Rosa Jaramillo
El átomo
Si cortamos un trozo de carbono en partes cada ves mas
pequeñas, llegaremos a un punto en el que ya no lo podremos dividirlo
mas, esta es la mínima unidad de la materia: el átomo
Ningún átomo es igual, ya que este define la
estructura atómica de cada uno los elementos
registrados hasta la fecha (92) que es la
característica elemental que nos permite
diferenciar un elemento de otro.
Un elemento es una sustancia que no puede
descomponerse ni convertirse en otras sustancias
mediante procesos químicos ordinarios. Estos
están descritos en la tabla periódica de los
elementos.
El átomo a su vez esta formado por partículas
mas pequeñas llamadas: partículas
subatómicas.
capas de
electrones
número resultante de la
de protones y neutrones en
el nucleó: masa atómica
número total
de protones que tiene
el átomo: número atómico
Los átomos de un mismo elemento
pueden tener distintos números de
neutrones. Cuando esto sucede, los
átomos se denominan isótopos de ese
elemento.
Puesto que las capas de electrones corresponden a
niveles de energía, cuando un átomo se excita usando
energía como calor o luz, esta energía provoca que los
electrones salten a un nivel de energía superficial. Poco
después, el electrón regresa espontáneamente a su capa
de electrones original, liberando la energía
La vida
depende de la
capacidad de
los electrones
para captar y
liberar energía
Niveles de energía del átomo
¿CÓMO INTERACTÚAN LOS ÁTOMOS PARA
FORMAR MOLÉCULAS?
Los átomos interactúan con
otros átomos cuando hay
vacíos en sus capas de
electrones más externas
Una molécula consta de dos o más átomos del mismo elemento, o de
elementos distintos, los cuales se mantienen unidos gracias a las
interacciones en sus capas de electrones más externas.
Una sustancia cuyas moléculas están formadas por diferentes tipos
de átomos se llama compuesto.
Los átomos interactúan entre sí de acuerdo con dos
principios básicos:
• Un átomo no reaccionará con otros átomos si su capa
de electrones más externa (electrones de valencia)
está totalmente llena. Decimos que tal átomo es
inerte (como ejemplo la familia de gases nobles).
• Un átomo reaccionará con otros átomos si su capa de
electrones más externa está sólo parcialmente llena.
Decimos entonces que tal átomo es reactivo.
Hay 3 tipos de enlaces fundamentales:
iónico, covalente y puente de hidrogeno
Enlace iónico
Es la unión de átomos que resulta de la presencia de atracción electrostática
entre los iones de distinto signo, es decir, uno
fuertemente electropositivo (baja energía de ionización) y otro fuertemente
electronegativo (alta afinidad electrónica). Eso se da cuando en el
enlace, uno de los átomos capta electrones del otro. La atracción
electrostática entre los iones de carga opuesta causa que se unan y formen
un compuesto químico simple
Enlaces covalentes
Un enlace covalente entre dos átomos o grupos de átomos se produce
cuando estos, para alcanzar el octeto estable, comparten electrones del
último nivel. La diferencia de electronegatividades entre los átomos no es
suficiente.
De esta forma, los dos átomos comparten uno o más pares electrónicos en
un nuevo tipo de orbital, denominado orbital molecular. Los enlaces
covalentes se suelen producir entre elementos gaseosos o no metales
Hay dos tipos de enlaces covalentes, polar y no polar
POLAR: es aquel en el que se comparten pares iguales de electrones y la
diferencia de electronegatividad debe ser cero o casi cero, esto quiere decir que
el la carga positiva de cada uno de los núcleo de los átomos debe ser la misma.
NO POLAR: es aquel en el que un núcleo tiene una carga positiva mayor que el
los demás y por ello atrae a los electrones con más fuerza. Los electrones
pasarán más tiempo cerca del núcleo más grande y positivo, y menos cerca del
núcleo mas pequeño. De esta manera, el átomo más grande adquiere una carga
ligeramente negativa (-), y el átomo más pequeño adquiere una carga positiva
pequeña (+).
Los puentes de hidrógeno
Los puentes de hidrógeno son atracciones eléctricas entre las moléculas que
tienen enlaces covalentes polares o dentro de éstas. Debido a la naturaleza
polar de sus enlaces covalentes, las moléculas polares cercanas, como las del
agua, se atraen mutuamente. Los átomos de oxígeno de algunas moléculas
de agua, al tener carga parcial negativa, atraen a los átomos de hidrógeno
con carga parcial positiva de otras moléculas de agua cercanas. Tal atracción
eléctrica se denomina puente de hidrógeno.
Los puentes de hidrógeno son importantes en las moléculas biológicas. Existen
en moléculas biológicas comunes, donde el hidrógeno se enlaza con el
nitrógeno o con el oxígeno, como ocurre con las proteínas y el DNA.
¿POR QUÉ EL AGUA ES TAN IMPORTANTE PARA LA VIDA?
El agua interviene en muchas de las reacciones químicas que se realizan en la
naturaleza, así como la fotosíntesis, la formación de grasas, azucares así
como en su absorción. Esto se debe a que el agua es un excelente
disolvente, esto quiere decir que una amplia gama de sustancias, como
grasas, azucares, proteínas, etc., se pueden disolver en agua, estos al ser
disuelto adquieren el nombre de soluciones.
Los enlaces de tipo iónico y covalente (polar) pueden ser disueltos en agua ya
que estos son atraídos a los polos negativos y positivos del agua
respectivamente (hidrogeno positivo, oxígenos negativo). Los iones y las
moléculas polares se llaman hidrofilacios (“que aman el agua”) por la
atracción eléctrica que experimentan hacia las moléculas de agua.
Por otra parte las moléculas más grandes con enlaces covalentes no polares
por lo regular no se disuelven en agua; en consecuencia, se conocen como
hidrofóbica (“que temen al agua”) como los aceites por ejemplo.
Las moléculas de agua tienden a mantenerse unidas
Como los puentes de hidrógeno interconectan moléculas de agua, el agua líquida
tiene gran cohesión; es decir, las moléculas de agua tienden a mantenerse juntas.
La cohesión entre las moléculas de agua en la superficie del líquido produce
tensión superficial, que es la tendencia de la superficie del agua a resistir sin
romperse.
Un papel más importante de la cohesión del agua para la vida se observa en las
plantas terrestres. Puesto que las plantas absorben agua por la raíz, las hojas tiran
de las moléculas de agua, llenando diminutos tubos que conectan las hojas, el
tronco y las raíces. El agua tiene otra propiedad, la adhesión, que es su
tendencia a pegarse a superficies polares con cargas
pequeñas que atraen a las moléculas polares del agua.
La adhesión ayuda al agua a moverse dentro de
espacios pequeños, como los delgados tubos de las
plantas que llevan agua de la raíz a las hojas.
Las soluciones en agua pueden ser acidas, básicas y neutras
Aunque el agua en general se considera un compuesto estable, una pequeña
fracción de moléculas de agua se ioniza, es decir, se dividen en iones hidrógeno
(H+) y en iones hidróxido (OH-)
Cuando la concentración de H+ es mayor que
OH- a este se le llama acido. Un ácido es una
sustancia que libera iones de hidrógeno cuando
se disuelve en agua.
Por otra parte cuando la concentración de OH-
es mayor que O- a este se le llama base. Una
base es una sustancia que se combina con iones
hidrógeno, con lo cual reduce su número.
El grado de acidez se expresa en la escala de pH, el grado de acides 7 es neutro
y el agua pura tiene un pH de 7. cuando el pH de una sustancia es menor que 7
es acida y si es mayor que siente es una base. Cada unidad de la escala de pH
representa un cambio de 10 veces en la concentración de H+. Así, una bebida
de cola con un pH de 3 tiene una concentración de H+ 10,000 veces mayor que
la del agua pura.
Un amortiguador es un compuesto que tiende a mantener una solución a un pH
constante captando o liberando H+, en respuesta a cambios pequeños en la
concentración de H+
El agua modera los efectos de los cambios de temperatura
Nuestro cuerpo y los cuerpos de otros organismos sólo pueden sobrevivir
dentro de un intervalo de temperaturas limitado, ya que si surge un desnivel
en la temperatura corporal los sistemas del cuerpo se ven afectados, y
empiezan a fallar, ya sea en aumento de la temperatura o disminución.
La energía necesaria para elevar en 1°C la temperatura de un gramo de una
sustancia es su calor específico. El aumento de calor en un sistema también es
sinónimo de aumento de energía cinética, esto quiere decir aumento de la
velocidad con la que las moléculas de un compuesto se mueven.
El agua modera los efectos de las temperaturas altas porque se requiere
mucha energía térmica (539 calorías por gramo) para convertir agua líquida
en vapor de agua. El calor necesario para evaporar el agua es su calor de
vaporización.
Por último, el agua modera los efectos de las bajas temperaturas, ya que es
preciso extraer una cantidad considerablemente grande de energía de las
moléculas de agua líquida, para que éstas formen la disposición cristalina
precisa del hielo. Esta propiedad de una sustancia es su calor de fusión
El agua forma un sólido singular: El hielo El agua se convierte en sólido después de una exposición prolongada a
temperaturas por debajo de su punto de congelación. Sin embargo, hasta el
agua sólida se sale de lo común. Casi todos los líquidos se vuelven más densos
al solidificarse; por lo tanto, como sólidos, se hunden. El hielo es un tanto
peculiar porque es menos denso que el agua líquida.
Cuando un estanque o un lago empiezan a congelarse durante el invierno, el
hielo flota y forma una capa aislante que retrasa el congelamiento del resto
del agua, por lo que ofrece una superficie resbaladiza adecuada para los
patinadores. Dicho aislamiento permite que los peces y otros residentes
sobrevivan en el agua líquida que hay debajo. Si el hielo se hundiera, muchos
de los estanques y lagos de todo el mundo se congelarían totalmente, de
abajo hacia arriba, durante el invierno, lo cual mataría a los peces, a las
plantas y a otros organismos subacuáticos.