9/21/2009 Materia BIOL 1003 Química Básica z Materia: Átomos Materia: y Moléculas Teoría atómica z La teoría atómica moderna se basa en los modelos de Dalton, Schrodinger y Bohr. Esta teoría se desarrolló durante los siglos XIX y XX. XX El átomo puede describirse como un núcleo con carga positiva y unas partículas con carga negativa circundando el mismo, viajando de forma contínua por unas regiones llamadas orbitales. Se define como todo aquello que tiene masa y ocupa espacio. Todo lo que compone la vida y lo no vivo está hecho de materia materia. La materia está hecha de sustancias puras llamadas elementos y éstos a su vez están hechos de partículas llamadas átomos. Átomo El átomo es la unidad más pequeña en que se divide la materia sin que pierda sus propiedades. z Proviene del griego griego, significando indivisible. z Debido a su tamaño, todavía se hacen descubrimientos sobre su composición. z Átomo z Técnicas especiales de microscopía electrónica de barrido con hasta cinco millones de veces de amplificación han permitido a los investigadores fotografiar las posiciones de algunos átomos grandes en las moléculas que los contienen. 1 9/21/2009 Modelo Atómico z Los científicos han descubierto varias partículas subatómicas pero para fines de este curso consideraremos tres: Protón Neutrón z Electrón z z Protón El protón es una partícula que posee carga positiva. z Los protones están localizados en el núcleo atómico atómico. z Cada elemento tiene un número fijo de protones que se denomina el número atómico. z Neutrón El neutrón es una partícula neutral (no posee carga neta). z Los neutrones están localizados en el núcleo atómico atómico. z La cantidad de protones y neutrones en el núcleo van a determinar la masa atómica pues los electrones aportan una ínfima cantidad al total. z Electrón z z z z El electrón es una partícula que posee carga negativa. Los electrones se encuentran rodeando el núcleo formando una “nube” de electrones. Un átomo neutro posee igual cantidad de electrones que protones. Los electrones juegan un papel de suma importancia en las reacciones químicas de los elementos. Elementos Un elemento es una sustancia que no se puede descomponer por reacciones químicas ordinarias. z Las características de un elemento se deben a la cantidad de protones que tiene el átomo. z Se reconocen 113 elementos, de los cuales 92 son elementos naturales y los restantes son creados artificialmente. z Cont. z 25 de estos elementos son esenciales para la vida vida.. z CHON constituye tit ell 96% d de lla materia t i viva. El restante 4% lo componen P, K, S, Ca y trazas de otros tales como como:: z Zn, Fe, I, B, F, Mo, Se, Mg etc. 2 9/21/2009 Compuestos z Muchos elementos se encuentran unidos a otros elementos formando compuestos. Las propiedades de los compuestos pueden ser diferentes a las propiedades de los elementos que lo componen. Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono, ca bo o, formando o a do e enlaces aces covalentes carbono con carbono y/o carbono con hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno y también nitrógeno, azufre,fósforo,boro y otros elementos. Estos compuestos se denominan moléculas orgánicas. Compuestos Inorgánicos Moléculas z z Compuestos Orgánicos Por ejemplo el agua (H2O) y la sal de mesa (NaCl) Son todos los compuestos que no presentan Carbono o sus derivados en su estructura principal. Estos compuestos son en su mayoría de carácter iónico, solubles sobre todo en agua y con altos puntos de ebullición y fusión. z z Elementos más abundantes Hay moléculas con átomos del mismo elemento (O2) o formadas por dos o más elementos (CO2). Elementos más abundantes z En los seres vivos existen cuatro elementos: Carbono Carbono--HidrógenoHidrógeno-Oxígeno y Nitrógeno que constituyen más del 96% de su masa corporal. corporal z Otros como Calcio, Fósforo, Potasio y Magnesio también son comunes. z La unión más simple de los elementos que forman un compuesto se le conoce como molécula. Corteza terrestre z Cuerpo humano Oxígeno 46.5 Oxígeno Silicón 27.7 Carbono 65 18 10 Aluminio 8.1 Hidrógeno Hi Hierro 50 5.0 Nit ó Nitrógeno 3 Calcio 3.6 Calcio 2 Sodio 2.8 Fósforo 1.1 Potasio 2.6 Potasio 0.35 Magnesio 2.1 Sulfuro 0.25 Otros 1.5 Cloro 0.15 * Valores se encuentran en porciento 3 9/21/2009 Nomenclatura z Los científicos asignan a cada elemento un símbolo químico que por lo general corresponde a la primera letra o las dos primeras letras de su nombre en español o latín. Tabla Periódica z z z z La Tabla Periódica clasifica a los elementos conocidos a base de sus propiedades en familias y períodos. En 1871, el químico ruso Dimitri Mendeleev agrupó g p los elementos de acuerdo a la cantidad de protones y la manera en que reaccionaban los elementos. El número atómico que se le asigna a cada elemento corresponde a la cantidad de protones presentes en el núcleo. La masa atómica corresponde al total de protones y neutrones presentes en el núcleo. Isótopos z z z Hay elementos cuyos átomos no siempre poseen la misma cantidad de neutrones, esto ocurre sin que varien las propiedades del elemento las cuales están definidas por la cantidad de protones presentes en el núcleo. A estas diferentes formas de un elemento las conocemos como isótopos. Los isótopos tienen gran utilidad para distintas áreas de la ciencia. z z z Relojes radiométricos para determinar la edad de fósiles Tratamientos contra el cáncer Estudios ecológicos Niveles de energía Los electrones que orbitan el núcleo se encuentran a unas distancias específicas del núcleo conocidas como niveles de energía. energía z En cada nivel de energía cabe cierta cantidad de electrones. z Un elemento logra la estabilidad cuando su último nivel de energía está lleno. z 4 9/21/2009 Diagrama niveles de energía Formación de compuestos Los elementos comparten, donan o reciben electrones en su último nivel de energía para lograr su estabilidad. z Tales enlaces se clasifican en dos categorías: iónicos y covalentes. z Enlace iónico Cuando un átomo ha ganado o perdido uno o más electrones y adquiere carga positiva o negativa se conoce como ion. z Iones con cargas opuestas forman compuestos por medio de un enlace químico conocido como enlace iónico o electrovalente. z z Enlace covalente z El enlace en que se comparten los electrones se conoce como un enlace covalente. El carbono forma enlaces covalentes fácilmente fácilmente, lo que le confiere una gran capacidad para formar moléculas largas y complejas. Ejemplo, sal de mesa Na+ Cl- Acidos Sustancia que en presencia de agua libera iones de Hidrógeno z Ejemplos z Cl híd i Clorhídrico Sulfúrico z Nítrico z Cítrico z Carbónico z z A ó bi Ascórbico Salicílico Oxálico Láctico Acético Bases Sustancia que libera iones de hidroxilo en presencia de agua z Ejemplos Ejemplos:: z A Amoníaco í Urea z Cafeína z Limpiador de Hornos z Hidróxido de Sodio Sodio,, Potasio Potasio,, Bario z z 5 9/21/2009 Escala de pH Los ácidos y las bases se unen para formar sales. z Los iones de H H+ se unen a los OH- para formar agua, agua el resto de la base y del ácido es lo que forma la sal. z z Quiere decir Potencial de Hidrógeno = -log10 de iones de H z La escala va de 0 – 14 z 7 es Neutro menos de 7 es ácido y más de 7 es alkalino z HCl + Na OH ---- H2O + NaCl pH de sustancias comunes Limón 2.4 Acido de Batería 1.0 z Toronja 3.2 z China 3.5 z Vinagre 3.0 z Jugos gástricos 1.0 – 2.0 z Orina 4.8 – 7.5 z Saliva 6.4 – 6.9 z Sangre 7.35 – 7.45 z Cont. Lágrimas 7.4 z Clara de huevo 8.0 z Cloro 10.0 z Tomate Tomate,, uvas y guineo 4.6 z Coca Cola 3.0 z Café 5.0 Soda de Hornear 9.0 z Cerveza 4.0 z Leche 6.5 Amoníaco 11.5 z AGUA z Características:: Características 1. Molécula polar 2. Solvente Universal z 3. 3 Lubricante z 4. Medio de Transporte z 5. Regula la temperatura z 6. Existe en los tres estados de la Materia: Materia: z z z Sólida Sólida,, líquida y gaseosa 6