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UNIDAD II. FUNDAMENTOS QUMICOS DE LA VIDA

Los organismos y su ambiente se componen de tomos de diferentes elementos.

Los elementos son

sustancias con propiedades especficas, nicas.

La materia del universo se

forma de 92 elementos naturales.

Los elementos estn

formados de tomos.

Elementos principales para la vida

(www.slideplayer.es)

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Bioelementos

Primarios Secundarios Oligoelementos

Se clasifican en

96 % 3,3 % 0,1 %

Constituyen Constituyen Constituyen

C-H-O-N-P-S Na, K, Ca, Mg,

Cl Fe, Cu, Zn, F, I

son son son

Los elementos ms abundantes en los organismos: C (carbono) H (hidrgeno) O (oxgeno) N (nitrgeno) P(fsforo) y S(azufre) Tambin son importantes: Na (sodio), K (potasio), Ca (Calcio), Mg (magnesio) y Cl (cloro) Y otros en muy pequeas cantidades, como el hierro, zinc, cobre, fluor

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Otros elementos presentes

en animales y humanos

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Huesos, contraccin muscular, conchas, pulso Calcio(Ca

++)

Digestin de alimentos Cloro (Cl-)

Esmalte dental Flor (F-)

Transporte de oxgeno en el cuerpo Hierro (Fe++)

Regulacin de sangre y fluidos, transmisin del impulso nervioso, actividad cardiaca

Sodio (Na+)

Otros elementos (plantas)

(www.ies.rayuela.mostoles.educa.madrid.org)

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Clorofila Magnesio

(Mg++)

Ayuda a convertir la energa solar en alimento..

Cloro (Cl-)

Paredes vegetales fuertes (pastos y equisetos)..

Silicio

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EL TOMO Un tomo es la porcin ms pequea

de un elemento que retiene las propiedades qumicas de este.

Los tomos constan de tres partculas

subatmicas: 1. Protn: unidad de carga elctrica

positiva. 2. Neutrn: partcula sin carga cuya

masa es similar al protn. 3. Electrn: carga negativa. Protones y neutrones constituyen casi toda la masa del tomo y se concentran en el ncleo atmico.

Los tomos carecen de carga , ya que la carga negativa de los electrones se neutraliza con la de los protones.

NMERO ATMICO y MASA ATMICA

El nmero atmico es el nmero fijo de protones en el ncleo.

La masa atmica indica cun

masivo es el tomo de un elemento en comparacin con el de otro.

Se calcula sumando el nmero de protones y de neutrones y se expresa en Daltons (la masa de electrones se omite por ser demasiado pequea).

La identidad de un tomo

(sea a que elemento pertenece) lo define el nmero de protones.

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H 1,00794

Nmero atmico

Masa atmica

Smbolo del elemento

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NMERO ATMICO y MASA ATMICA

El nmero atmico es el nmero fijo de protones en el ncleo.

La masa atmica indica cun

masivo es el tomo de un elemento en comparacin con el de otro.

Se calcula sumando el nmero de protones y de neutrones y se expresa en Daltons (la masa de electrones se omite por ser demasiado pequea).

La identidad de un tomo

(sea a que elemento pertenece) lo define el nmero de protones.

NMERO ATMICO y MASA ATMICA

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RADIOISOTOPOS

Son isotopos con exceso de neutrones, inestables que tienden a desintegrarse o decaer en otro istopo ms estable (por lo general con su conversin en otro elemento) liberando radiacin.

6 P 6 N Masa atmica=12

6 P 7 N Masa atmica=13

6 P 8 N Masa atmica =14

NIVELES DE ENERGA DE LOS ELECTRNES

Los electrones se arreglan alrededor del ncleo en capas electrnicas. Los electrones ocupan espacios especficos de las capas electrnicas llamados orbitales.

Cada orbital contiene un mximo de dos electrones. La energa de un electrn depende del orbital que ocupa.

La capa ms interna de electrones

tiene solo un orbital, por lo que puede tener solamente 2 electrones. El resto de capas electrnicas tiene 4 orbitales (para un total de 8 electrones).

Los electrones siempre llenan los

orbitales de menor energa antes de ocupar los de mayor energa.

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MOLECULAS Y COMPUESTOS

Dos o ms tomos se combinan qumicamente para formar una molcula.

Ej: la molcula de oxigeno resulta de la combinacin qumica de dos tomos de oxigeno. Un compuesto qumico consiste en

dos o ms elementos combinados en una proporcin fija.

Ej: el agua es un compuesto qumico formado por dos tomos de hidrogeno combinados con un tomo de oxgeno.

Oxigeno Molecular

Molcula de Ozono

Molcula de Agua

REACCIONES QUMICAS El comportamiento qumico de un

tomo depende sobre todo del nmero y posicin de los electrones en el nivel de energa ms externo.

Los electrones de este nivel son

los electrones de valencia y la capa electrnica se llama capa de valencia.

En los gases nobles la capa

externa esta llena. Son qumicamente inertes: no se combinan con facilidad con otros (Helio: 2 electrones; Nen: 10 electrones).

He

C

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FORMULAS QUMICAS

La formula qumica es un modo abreviado de representar la composicin qumica de un compuesto. Los smbolos qumicos se usan para indicar los tipos de tomos de la molcula y los subndices sealan el numero de tomos de cada tipo.

FORMULAS QUMICAS DE LA GLUCOSA Y EL OXIGENO

ENLACES QUMICOS

Los tomos de un compuesto se mantienen unidos por fuerzas de atraccin denominados enlaces qumicos.

Cada enlace equivale a cierta cantidad de energa

qumica acumulada y se necesita energa para disolver el enlace.

Los dos tipos principales de enlaces son los

covalentes e inicos.

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ENLACES COVALENTES

En los enlaces covalentes se comparten electrones entre tomos, cada uno de los cuales queda con su capa de valencia llena.

Un compuesto covalente es el que consiste principalmente en

enlaces covalentes.

MOLCULA DE CIDO CLORHDRICO

ENLACES COVALENTES

MOLECULA DE AGUA H2O

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ENLACES COVALENTES

Molcula de Metano

ELECTRONEGATIVIDAD DE UN ENLACE

La electronegatividad es una medida de la atraccin que un tomo ejerce sobre los electrones en un enlace qumico. Un enlace covalente entre tomos con diferente electronegatividad se conoce como enlace polar (dicho enlace tiene dos polos uno con carga negativa y otro con carga positiva).

El tomo de O es ms electronegativo que los tomos de H, por lo que el centro del tomo de O atrae los electrones del H, cargndose negativamente. Y, debido a que los electrones de los tomos de H son alejados de su centro estos se cargan positivamente.

El oxgeno atrae los electrones a su centro

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ENLACES INICOS UN IN es un partcula cargada elctricamente. Los cationes tienen carga positiva y los aniones negativa. Como se forma y catin y un anin?:

ENLACES INICOS UN IN es un partcula cargada elctricamente. Los cationes tienen carga positiva y los aniones negativa. Como se forma y catin y un anin?:

e-

Na+

e-

Cl-

Na+ Cl-

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ENLACES INICOS

Un ejemplo de enlace inico ocurre cuando el catin Na+ y el anin Cl- se atraen (en este enlace no comparten electrones; ms bien sus cargas opuestas los mantienen juntos; formando el NaCl o sal de mesa.

NaCl

ENLACES INICOS

En estado slido, un compuesto inico requiere energa considerable para separarse. Sin embargo, el agua es un excelente solvente (liquido que puede disolver muchas sustancias, en particular las polares o inicas). Esto se debe a la polaridad de la molcula de agua y el proceso se conoce como HIDRATACIN.

El H2O es el solvente La mezcla de ines son el soluto.

El proceso se llama Hidratacin

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PUENTES DE HIDRGENO

Se forman entre un tomo con carga negativa parcial y uno de hidrogeno con carga parcial positiva unido en forma covalente a oxigeno o nitrgeno.

Son enlaces dbiles pero de manera colectiva son fuertes cuando

se encuentran en gran nmero. Importantes por ej: en la molcula de ADN y en las Protenas.

PUENTES DE HIDRGENO

Se forman entre un tomo con carga negativa parcial y uno de hidrogeno con carga parcial positiva unido en forma covalente a oxigeno o nitrgeno.

H

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Importancia del agua

Constituye del 50 al 90% del peso corporal de los organismos.

Sirve como solvente.

Se utiliza como transporte.

Es imprescindible en la interaccin con otras molculas en reacciones qumicas (biolgicas).

Ayuda a mantener el pH del cuerpo.

Ayuda a mantener la temperatura del cuerpo.

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EL AGUA: INDISPENSABLE PARA LA VIDA: PROPIEDADES DEL AGUA

Es una molcula polar.

Es un excelente disolvente.

Tiene alta cohesin y adhesin.

Tiene un calor especfico alto.

Tiene un alto calor de vaporizacin.

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Fuerza de Cohesin y Adhesin del agua

La molculas de agua tienen una fuerte tendencia a adherirse entre si, esto significa que son COHESIVAS y se debe a la presencia de los puentes de hidrgeno.

Las molculas de agua tambin se ADHIEREN a muchos tipos de sustancias por el efecto de los puentes de hidrgeno que las mantienen unidas.

Ambas caractersticas explican la tendencia del agua a avanzar en tubos estrechos, CAPILARIDAD. Este es el principal mecanismo de desplazamiento del agua en las plantas.

El agua tambin tiene alta tensin superficial (sus molculas ejercen mayor atraccin entre si que hacia las del aire.

El agua tiene alto calor especifico y de vaporizacin y forma un solido poco comn:

Hielo El agua ayuda a el enfriamiento de los

organismos. El agua requiere de mucha energa para

calentarse y de mucha energa para evaporarse.

Ambas caractersticas contribuyen a mantener constante la temperatura de los seres vivos y del planeta. Contribuye a la existencia de vida en el mar.

Se sabe que el agua se convierte en un solido: hielo.

El agua cuando se congela o solidifica (a diferencia de otras sustancias) es menos densa. Por ello, solo la superficie de lagos y mares se congela pero el agua por debajo se mantiene lquida. Esto permite la vida en mares, lagos o ros que se congelan en alguna etapa del ao o los que siempre estn congelados como en el rtico.