BIOL 1003
BIOL 1003
Química Básica
Química Básica
Materia
Materia:
: Átomos
Átomos
y
y Moléculas
Moléculas
Materia
Materia
zzSe define como todo aquello que tiene Se define como todo aquello que tiene masa y ocupa espacio. Todo lo que masa y ocupa espacio. Todo lo que compone la vida y lo no vivo está hecho compone la vida y lo no vivo está hecho de materia La materia está hecha de de materia La materia está hecha de de materia. La materia está hecha de de materia. La materia está hecha de sustancias puras llamadas elementos y sustancias puras llamadas elementos y éstos a su vez están hechos de partículas éstos a su vez están hechos de partículas llamadas átomos.
llamadas átomos.
Teoría atómica
Teoría atómica
zzLa teoría atómica moderna se basa en los La teoría atómica moderna se basa en los modelos de Dalton, Schrodinger y Bohr. modelos de Dalton, Schrodinger y Bohr. Esta teoría se desarrolló durante los siglos Esta teoría se desarrolló durante los siglos XIX y XX El átomo puede describirse XIX y XX El átomo puede describirse XIX y XX. El átomo puede describirse XIX y XX. El átomo puede describirse como un núcleo con carga positiva y unas como un núcleo con carga positiva y unas partículas con carga negativa circundando partículas con carga negativa circundando el mismo, viajando de forma contínua por el mismo, viajando de forma contínua por unas regiones llamadas orbitales.
unas regiones llamadas orbitales.
Átomo
Átomo
zzEl átomo es la unidad más pequeña en El átomo es la unidad más pequeña en que se divide la materia sin que pierda sus que se divide la materia sin que pierda sus propiedades.
propiedades.
z
zProviene del griego significandoProviene del griego significando
z
zProviene del griego, significando Proviene del griego, significando indivisible.
indivisible.
z
zDebido a su tamaño, todavía se hacen Debido a su tamaño, todavía se hacen descubrimientos sobre su composición. descubrimientos sobre su composición.
Átomo
Átomo
zzTécnicas especiales de microscopía Técnicas especiales de microscopía electrónica de barrido con hasta cinco electrónica de barrido con hasta cinco millones de veces de amplificación han millones de veces de amplificación han permitido a los investigadores fotografiar permitido a los investigadores fotografiar permitido a los investigadores fotografiar permitido a los investigadores fotografiar las posiciones de algunos átomos grandes las posiciones de algunos átomos grandes en las moléculas que los contienen. en las moléculas que los contienen.
Modelo Atómico
Modelo Atómico
zzLos científicos han descubierto varias Los científicos han descubierto varias partículas subatómicas pero para fines de partículas subatómicas pero para fines de este curso consideraremos tres:
este curso consideraremos tres: z zProtónProtón z zProtónProtón z zNeutrónNeutrón z zElectrónElectrón
Protón
Protón
zzEl protón es una partícula que posee El protón es una partícula que posee carga positiva.
carga positiva.
z
zLos protones están localizados en el Los protones están localizados en el núcleo atómico
núcleo atómico núcleo atómico. núcleo atómico.
z
zCada elemento tiene un número fijo de Cada elemento tiene un número fijo de protones que se denomina el número protones que se denomina el número atómico.
atómico.
Neutrón
Neutrón
zzEl neutrón es una partícula neutral (no El neutrón es una partícula neutral (no posee carga neta).
posee carga neta).
z
zLos neutrones están localizados en el Los neutrones están localizados en el núcleo atómico
núcleo atómico núcleo atómico. núcleo atómico.
z
zLa cantidad de protones y neutrones en el La cantidad de protones y neutrones en el núcleo van a determinar la masa atómica núcleo van a determinar la masa atómica pues los electrones aportan una ínfima pues los electrones aportan una ínfima cantidad al total.
cantidad al total.
Electrón
Electrón
z
zEl electrón es una partícula que posee carga El electrón es una partícula que posee carga negativa.
negativa.
z
zLos electrones se encuentran rodeando el Los electrones se encuentran rodeando el núcleo formando una “nube” de electrones. núcleo formando una “nube” de electrones.
z
zUn átomo neutro posee igual cantidad de Un átomo neutro posee igual cantidad de electrones que protones.
electrones que protones.
z
zLos electrones juegan un papel de suma Los electrones juegan un papel de suma importancia en las reacciones químicas de los importancia en las reacciones químicas de los elementos.
elementos.
z
zUn elemento es una sustancia que no se Un elemento es una sustancia que no se puede descomponer por reacciones puede descomponer por reacciones químicas ordinarias.
químicas ordinarias.
z
zLas características de un elemento se Las características de un elemento se
Elementos
Elementos
deben a la cantidad de protones que tiene deben a la cantidad de protones que tiene el átomo.
el átomo.
z
zSe reconocen 113 elementos, de los Se reconocen 113 elementos, de los cuales 92 son elementos naturales y los cuales 92 son elementos naturales y los restantes son creados artificialmente. restantes son creados artificialmente.
Cont.
Cont.
zz25 de 25 de estosestos elementoselementos son son esencialesesenciales para
para la la vidavida..
CHON
CHON tittit l 96% d ll 96% d l t it i
z
zCHON CHON constituyeconstituye el 96% de la el 96% de la materiamateria viva. El
viva. El restanterestante 4% lo 4% lo componencomponen P, K, P, K, S, Ca y
S, Ca y trazastrazas de de otrosotros tales tales comocomo::
z
z
zMuchos elementos se encuentran unidos Muchos elementos se encuentran unidos a otros elementos formando compuestos. a otros elementos formando compuestos.
z
zPor ejemplo el agua (HPor ejemplo el agua (H22O) y la sal de mesa O) y la sal de mesa (NaCl) (NaCl)
Compuestos
Compuestos
(NaCl) (NaCl) zzLas propiedades de los compuestos Las propiedades de los compuestos pueden ser diferentes a las propiedades pueden ser diferentes a las propiedades de los elementos que lo componen. de los elementos que lo componen.
Compuestos
Compuestos Orgánicos
Orgánicos
Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono, formando enlaces ca bo o, o a do e 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
Compuestos Inorgánicos
Inorgánicos
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.
Moléculas
Moléculas
zzLa unión más simple de los elementos que La unión más simple de los elementos que forman un compuesto se le conoce como forman un compuesto se le conoce como molécula.
molécula. z
zHay moléculas con átomos del mismoHay moléculas con átomos del mismo
z
zHay moléculas con átomos del mismo Hay moléculas con átomos del mismo elemento (O
elemento (O22) o formadas por dos o más ) o formadas por dos o más elementos (CO
elementos (CO22).).
Elementos
Elementos más
más abundantes
abundantes
zzEn los En los seresseres vivosvivos eexistenxisten cuatro cuatro elementos: Carbono
elementos: Carbono--HidrógenoHidrógeno--Oxígeno y Oxígeno y Nitrógeno que constituyen más del 96% Nitrógeno que constituyen más del 96% de
de susu masamasa corporalcorporal de
de susu masamasa corporal.corporal.
z
zOtros como Calcio, Fósforo, Potasio y Otros como Calcio, Fósforo, Potasio y Magnesio también son comunes. Magnesio también son comunes.
Elementos más abundantes
Elementos más abundantes
z
zCorteza terrestreCorteza terrestre zzCuerpo humanoCuerpo humano Oxígeno Oxígeno 46.546.5 Silicón Silicón 27.727.7 Aluminio Aluminio 8.18.1 Hi Hi 5 05 0 Oxígeno Oxígeno 6565 Carbono Carbono 1818 Hidrógeno Hidrógeno 1010 Nit ó Nit ó 33 Hierro Hierro 5.05.0 Calcio Calcio 3.63.6 Sodio Sodio 2.82.8 Potasio Potasio 2.62.6 Magnesio Magnesio 2.12.1 Otros Otros 1.51.5 Nitrógeno Nitrógeno 33 Calcio Calcio 22 Fósforo Fósforo 1.11.1 Potasio Potasio 0.350.35 Sulfuro Sulfuro 0.250.25 Cloro Cloro 0.150.15
Nomenclatura
Nomenclatura
zzLos científicos asignan a cada elemento Los científicos asignan a cada elemento un símbolo químico que por lo general un símbolo químico que por lo general corresponde a la primera letra o las dos corresponde a la primera letra o las dos primeras letras de su nombre en español primeras letras de su nombre en español primeras letras de su nombre en español primeras letras de su nombre en español o latín.
o latín.
Tabla Periódica
Tabla Periódica
z
zLa Tabla Periódica clasifica a los elementos La Tabla Periódica clasifica a los elementos conocidos a base de sus propiedades en conocidos a base de sus propiedades en familias y períodos.
familias y períodos.
z
zEn 1871, el químico ruso Dimitri Mendeleev En 1871, el químico ruso Dimitri Mendeleev agrupó los elementos de acuerdo a la cantidad agrupó los elementos de acuerdo a la cantidad g pg p de protones y la manera en que reaccionaban de protones y la manera en que reaccionaban los elementos.
los elementos.
z
zEl número atómico que se le asigna a cada El número atómico que se le asigna a cada elemento corresponde a la cantidad de protones elemento corresponde a la cantidad de protones presentes en el núcleo.
presentes en el núcleo.
z
zLa masa atómica corresponde al total de La masa atómica corresponde al total de protones y neutrones presentes en el núcleo. protones y neutrones presentes en el núcleo.
Isótopos
Isótopos
z
zHay elementos cuyos átomos no siempre Hay elementos cuyos átomos no siempre poseen la misma cantidad de neutrones, esto poseen la misma cantidad de neutrones, esto ocurre sin que varien las propiedades del ocurre sin que varien las propiedades del elemento las cuales están definidas por la elemento las cuales están definidas por la cantidad de protones presentes en el núcleo. cantidad de protones presentes en el núcleo.
z
zA estas diferentes formas de un elemento las A estas diferentes formas de un elemento las conocemos como isótopos.
conocemos como isótopos.
z
zLos isótopos tienen gran utilidad para distintas Los isótopos tienen gran utilidad para distintas áreas de la ciencia.
áreas de la ciencia. z
zRelojes radiométricos para determinar la edad de Relojes radiométricos para determinar la edad de fósiles
fósiles z
zTratamientos contra el cáncerTratamientos contra el cáncer z
zEstudios ecológicosEstudios ecológicos
Niveles de energía
Niveles de energía
zzLos electrones que orbitan el núcleo se Los electrones que orbitan el núcleo se encuentran a unas distancias específicas encuentran a unas distancias específicas del núcleo conocidas como niveles de del núcleo conocidas como niveles de energía
energía energía. energía.
z
zEn cada nivel de energía cabe cierta En cada nivel de energía cabe cierta cantidad de electrones.
cantidad de electrones.
z
zUn elemento logra la estabilidad cuando Un elemento logra la estabilidad cuando su último nivel de energía está lleno. su último nivel de energía está lleno.
Diagrama niveles de energía
Diagrama niveles de energía
Formación de compuestos
Formación de compuestos
z
zLos elementos comparten, donan o Los elementos comparten, donan o reciben electrones en su último nivel de reciben electrones en su último nivel de energía para lograr su estabilidad. energía para lograr su estabilidad.
z
zTales enlaces se clasifican en dosTales enlaces se clasifican en dos
z
zTales enlaces se clasifican en dos Tales enlaces se clasifican en dos categorías: iónicos y covalentes. categorías: iónicos y covalentes.
Enlace iónico
Enlace iónico
zzCuando un átomo ha ganado o perdido Cuando un átomo ha ganado o perdido uno o más electrones y adquiere carga uno o más electrones y adquiere carga positiva o negativa se conoce como ion. positiva o negativa se conoce como ion.
z
zIones con cargas opuestas formanIones con cargas opuestas forman
z
zIones con cargas opuestas forman Iones con cargas opuestas forman compuestos por medio de un enlace compuestos por medio de un enlace químico conocido como enlace iónico o químico conocido como enlace iónico o electrovalente.
electrovalente. z
zEjemplo, sal de mesa NaEjemplo, sal de mesa Na++ClCl
--Enlace covalente
Enlace covalente
zzEl enlace en que se comparten los El enlace en que se comparten los electrones se conoce como un enlace electrones se conoce como un enlace covalente. El carbono forma enlaces covalente. El carbono forma enlaces covalentes fácilmente lo que le confiere covalentes fácilmente lo que le confiere covalentes fácilmente, lo que le confiere covalentes fácilmente, lo que le confiere una gran capacidad para formar una gran capacidad para formar moléculas largas y complejas. moléculas largas y complejas.
Acidos
Acidos
zzSustanciaSustancia queque en en presenciapresencia de de aguaagua liberalibera iones
iones de de HidrógenoHidrógeno
z
zEjemplosEjemplos
Cl híd i
Cl híd i AA ó bió bi
z
zClorhídricoClorhídrico AscórbicoAscórbico
z
zSulfúricoSulfúrico SalicílicoSalicílico
z
zNítricoNítrico OxálicoOxálico
z
zCítricoCítrico LácticoLáctico
z
zCarbónicoCarbónico AcéticoAcético
Bases
Bases
zzSustanciaSustancia queque liberalibera ionesiones de de hidroxilohidroxilo en en presencia
presencia de de aguaagua
z zEjemplosEjemplos:: A í A í z zAmoníacoAmoníaco z zUreaUrea z zCafeínaCafeína z
zLimpiadorLimpiador de de HornosHornos
z
z
zLos Los ácidosácidos y y laslas bases se bases se unenunen parapara formar
formar sales.sales.
z
zLos Los ionesiones de Hde H+ se unen a los OH- para formar agua el resto de la base y del formar agua, el resto de la base y del ácido es lo que forma la sal.
zHCl + Na OH ---- H2O + NaCl
Escala
Escala de pH
de pH
zz QuiereQuiere decirdecir PotencialPotencial de de HidrógenoHidrógeno = = --log10 de log10 de ionesiones de Hde H
z
z La La escalaescala vava de 0 de 0 –– 1414
z
z7 7 eses NeutroNeutro menosmenos de 7 de 7 eses ácidoácido y y másmás de 7
de 7 eses alkalinoalkalino
pH de
pH de sustancias
sustancias comunes
comunes
zzLimón 2.4Limón 2.4 AcidoAcido de de BateríaBatería 1.01.0
z zToronjaToronja 3.23.2 z zChina 3.5China 3.5 z zVinagreVinagre 3.03.0 z
zJugosJugos gástricosgástricos 1.0 1.0 –– 2.02.0
z zOrinaOrina 4.8 4.8 –– 7.57.5 z zSaliva 6.4 Saliva 6.4 –– 6.96.9 z zSangre 7.35 Sangre 7.35 –– 7.457.45
Cont.
Cont.
z zLágrimasLágrimas 7.47.4 zzClara de Clara de huevohuevo 8.08.0
z
zCloroCloro 10.010.0
z
zTomateTomate, , uvasuvas y y guineoguineo 4.64.6
z
zCoca Cola 3.0Coca Cola 3.0
z
zCafé 5.0Café 5.0 Soda de Soda de HornearHornear 9.09.0
z
zCervezaCerveza 4.04.0
z
zLecheLeche 6.56.5 AmoníacoAmoníaco 11.511.5
AGUA
AGUA
zzCaracterísticasCaracterísticas:: z
z1. 1. MoléculaMolécula polarpolar
z
z2. 2. SolventeSolvente UniversalUniversal
z
z33 LubricanteLubricante
z
z3. 3. LubricanteLubricante
z
z4. 4. MedioMedio de de TransporteTransporte
z
z5. 5. RegulaRegula la la temperaturatemperatura
z
z6. 6. ExisteExiste en los en los trestres estadosestados de la de la MateriaMateria:: z