Saludos estudiantes, continuamos con la cuarta parte del capítulo 2, la naturaleza de las moléculas y las propiedades del agua. En la lección pasada estuvimos hablando de lo que eran los enlaces covalentes, que eran el compartir dos o más electrones entre dos átomos, ¿verdad? Era compartir, era prestado, eran un enlace relativamente fuerte y ese enlace, si se compartían los enlaces, los átomos, perdón, e igual cantidad de tiempo decíamos que era un enlace covalente. No polar, si los electrones estaban con un átomo más tiempo que con el otro, porque no se compartían igual cantidad de tiempo, pues decíamos que era un enlace covalente polar.
El ejemplo del enlace covalente polar fue el agua. Ahora vamos a hablar de un segundo tipo de enlace que también es relativamente fuerte, que son los enlaces iónicos. Los enlaces iónicos se forman entre la atracción de cargas opuestas de iones, Gracias. con cargas opuestas. Si ustedes recuerdan, nosotros habíamos hablado de que un ión es un átomo o molécula con carga eléctrica y también habíamos dicho que los átomos no necesariamente iban a estar estables con sus capas valentes, sus niveles de energía más externos, incompletos.
Así que estaban dados a donar electrones o ganar electrones para estabilizarse. Por lo tanto, habíamos dicho que si... ganaban electrones, se reducían, se donaban electrones, se oxidaban y se formaban en iones.
Cuando hablábamos de los iones con carga positiva, le decíamos cationes, los iones con carga negativa, aniones. Pues aquí tenemos al átomo de sodio y al átomo de cloro, y vamos a ver cómo están inestables y van a liberar. o ganar electrones y convertirse en el ión sodio y en el ión cloro. Van a tener cargas opuestas y se van a atraer entre sí, se van a mantener atraídos y unidos, y van a formar lo que se conoce como un enlace iónico, todo por atracción de cargas opuestas.
Aquí vemos la figura del átomo de sodio. Sodio es 11, tiene 11 protones y 11 electrones. 2 electrones en su nivel de energía más interno, el 1s, 8 electrones en el 2s2p, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, y tiene solamente un electrón en su orbital más externo, en su capa valente, así que tiene solamente un electrón de valencia. Hablemos ahora del átomo de cloro, y el átomo de cloro, Es 17, por lo tanto tiene 17 protones y 17 electrones.
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 y 17. Fíjense que en su capa valente tiene 7 electrones valentes y falta un electrón para llenar. esa capa valiente y estar estable. Y la pregunta que habíamos hecho anteriormente, que era más fácil conseguir un electrón o donar 7, la realidad es que conseguir uno es más fácil.
Habíamos dicho que el átomo de sodio tenía solamente un electrón valiente en una capa que se llena, si recordamos la regla de octeto, con 8 electrones y preguntábamos que era más fácil conseguir 7 electrones o donar 1. Y prácticamente pues el átomo de sodio para estabilizarse va a donar un electrón. El átomo de cloro va a ganar un electrón y ahora se convierten en el íon sodio con su capa valente que es esta que está en el interior. Ya no hay nada en el tercer nivel de energía, ahora se quedó en el segundo nivel de energía y todo lleno y estable. como el ión sodio con carga positiva porque perdió un electrón, así que los 11 protones, ya no tienen 11 electrones, tienen solamente 10 electrones, así que hay una carga positiva más que las negativas, así que es un ión positivo, es un cation, y en el caso de cloro, que es 17, 17 protones, tenía 17 electrones pero acaba de ganar uno.
Ahora tiene 18 electrones, por lo tanto también va a ser un ión, pero en este caso un ión negativo porque tiene 18 cargas negativas, solamente 17 positivas. Recuerden que las cargas positivas son por los protones, y el número de protones es el número atómico, y dentro de un átomo, de un elemento, no van a cambiar. Así que se convierten en el ión sodio, que es un cation, el ión cloro, que es un anión, cargas opuestas, se atraen y forman un cristal, que es la sal, de positivo a negativo, positivo a negativo.
atrayéndose por cargas opuestas, formando enlaces iónicos. Los enlaces iónicos son, como les dije, relativamente fuertes. Los compuestos que se forman se le conocen como sales.
Y un detalle importante es que son solubles en agua. Las sales son solubles en agua. Así que los enlaces iónicos, aunque son relativamente fuertes, en presencia de agua se disocian, se rompen, distinto a los enlaces covalentes que habíamos visto.
conocidos, que no se van a disociar en agua. Si pasamos a los otros átomos que vamos a estudiar, que son los cuatro átomos más importantes desde el punto de vista biológico, que vamos a estar en la materia viva, que es carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, el famoso CHON. Fíjense que hidrógeno Tiene un protón, un electrón, esa capa no está llena, así que el hidrógeno va a ser sumamente reactivo. Va a lo mismo donar ese electrón que ganar un electrón, así que vamos a ver hidrógeno interactuando mucho con otros átomos para tratar de llenar esa capa o donar ese electrón y ya. El oxígeno necesita dos electrones para llenar su capa valiente porque es ocho protones.
8 electrones, 2 más 6, faltarían 2 para llenar la capa, nitrógeno es 7, son 7 protones, 7 electrones, 2 más 5, hacen falta 3 electrones para llenar esa capa valiente, va a poder formar enlaces, por ejemplo, con 3 hidrógenos, el oxígeno podría formar enlaces, como por ejemplo, con 2 hidrógenos. y podemos tener dos hidrógenos y oxígeno, H2O, o tres hidrógenos con el nitrógeno, NH3. O podemos tener el carbono, que es seis, tiene dos electrones en su primer nivel de energía, el 1S, y en el 2S2P tiene cuatro. Faltan cuatro electrones para llenar esa capa, y podría muy bien enlazarse con cuatro átomos de hidrógeno.
y formar CH4 que es metano. No tienen necesariamente que enlazarse con hidrógeno, hemos visto oxígeno con oxígeno, nitrógeno con nitrógeno, carbonos enlazados con otros carbonos, pero prácticamente sabemos que hay que formar enlaces para llenar esa capa valiente que no está llena y ya sabemos cuántos enlaces deben formarse, cuántos electrones. deben compartirse para poder llenar esas capas valientes.
En este caso, vemos a dos moléculas de agua, una parte que está débilmente positiva, que son los hidrógenos, atrayendo la parte débilmente negativa del oxígeno y formando unos enlaces que vamos a conocer en breve, que se llaman puentes de hidrógeno. Y también vamos a ver cómo estos enlaces entre carbonos, carbonos e hidrógenos, son enlaces covalentes no polares. Este es un enlace covalente polar, forman polos, estos no son polares.
Esto es una molécula orgánica cuya cabeza, esta parte, sí tiene polaridad y esta sí es afín con los compuestos polares, los compuestos que tienen carga, como por ejemplo... el agua. Si hablamos de los puentes de hidrógeno, los puentes de hidrógeno, como vimos en la gráfica anterior, van a permitir que una molécula de agua potencialmente se enlace por puentes de hidrógeno representados por estas rayitas o puntitos con cuatro moléculas más. Así que vemos esta enlazada con una, dos, tres, cuatro.
Esta está enlazada a esta molécula y potencialmente a tres más. Esta está enlazada a esta y tres más. esta está enlazada a esta y tres más, esta está enlazada a esta y tres más.
Y aunque los puentes de hidrógeno son sumamente débiles, de muy corta duración, se forman y se rompen bien fácil. Por lo tanto, se forman y se rompen, se rompen y se forman, se rompen y se forman. Y puede que ahora esté conectado con esta molécula de agua, pero cuando regresó el electrón a este hidrógeno, dejó de ser débilmente positivo.
Ya no es positivo, no se atrae y se... Rompió este puente de hidrógeno, pero tan pronto el electrón regresa al oxígeno, el hidrógeno se torna débilmente positivo y a lo mejor no se enlaza este oxígeno, se enlaza a otro que está vecino. Así que estos puentes de hidrógeno se rompen y se forman fácilmente, son sumamente débiles, tienen corta duración, pero se repiten, se repiten y se repiten.
Y el efecto acumulativo de ellos es sumamente importante para las propiedades. propiedades y características del agua. Una de ellas es la cohesión.
¿Y qué es la cohesión? La cohesión es la capacidad de las moléculas de agua o moléculas polares de adherirse una a la otra. Todos hemos hablado de la gota que colmó el vaso o la copa.
Sabemos que si llenamos un vaso poco a poco, puede que en la parte superior del vaso todavía quede Gracias. agua y entonces prácticamente lo único que se derrama, si vemos en la parte del vaso, pues prácticamente todo lo que está arriba puede sobresalir de ese vaso y cuando cae una gotita entonces es que se derrama y quizás echamos una gota nada más pero no fue una sola gota la que se derramó. Se fueron múltiples gotas detrás de esas. ¿Ok? Y la pregunta es por qué podemos llenarlo y sigue y sobresale de la parte superior.
Por la simple y sencilla razón de que la adhesión va a permitir que esas moléculas de agua se unan unas a las otras. Y ese agua que está sobresaliendo de la parte de arriba del vaso no se vaya. Pero una vez se va un poco, porque el peso ya no...
es mayor que la resistencia de la cohesión, pues entonces se van múltiples gotas. Vemos el ejemplo de la molécula de agua con los puentes de hidrógeno, pero también vemos aquí otra molécula que es sumamente importante, que es una hélice alfa doble de las moléculas de ADN, de ácido desoxirribonucleico, o en inglés, desoxirribonucleic acid, DNA, y estas moléculas de ADN o DNA van a tener unos, grupos fosfatos, unas pentosas y esto que está aquí son bases nitrogenadas. ¿Y cómo están unidas esas bases nitrogenadas?
Por puentes de hidrógeno. Fíjense que estas están unidas por uno, dos puentes de hidrógeno y estas están unidas por un, dos, tres puentes de hidrógeno. Así que en ese sentido vamos a ver que esta molécula, el ADN o el DNA, que es una molécula sumamente importante para la...
preservación de la información de una generación a la otra y del control de procesos en la célula, su estructura de hélice alfa doble está mantenida en sitios por múltiples puentes de hidrógeno. En unos sitios dos puentes de hidrógeno, en otros sitios tres, y eso nos va a hacer más sentido más adelante. Si hacemos una lista de cuán fuertes son los enlaces, De mayor a menor vamos a encontrar que los puentes de hidrógeno no son los más fuertes, pero tampoco son los más débiles.
Los enlaces covalentes te había dicho que eran los más fuertes, donde se comparte al menos un par de electrones. Los enlaces iónicos se atraen cargas opuestas. Es el enlace entre un anión y un catión, o sea, entre un átomo o molécula con carga positiva.
y un átomo o molécula con carga negativa se atraen entre sí, es un enlace relativamente fuerte, las moléculas que se forman se les conoce como sales y son solubles en agua, se disuelven con agua. Los puentes de hidrógeno es un enlace sumamente débil y de corta duración que se forma entre un hidrógeno débilmente positivo y un átomo con carga negativa. Repito, los puentes de hidrógeno son enlaces sumamente débiles de corta duración que se forman entre un hidrógeno débilmente positivo y un átomo con carga negativa. ¿Por qué está débilmente positivo ese hidrógeno? Porque el electrón está con el átomo enlazado al hidrógeno, y entonces está débilmente positivo, y se atrae con algún átomo cercano que esté negativo o débilmente negativo, y tan pronto regrese el electrón del hidrógeno al hidrógeno, pues se rompe ese puente.
Pero muchos puentes de hidrógeno juntos tienen un efecto muy grande. Además están las interacciones hidrofóbicas. Hidro es agua, fobia es miedo, no hay interacción entre el agua y otras moléculas, pues vamos a ver que algunas moléculas se mantienen unidas, porque todas son polares y se unen moléculas polares con otras moléculas polares, y son afines al agua, y le llamamos hidrofílicas, filio de hermano, de amor. Hidroagua, hidrofílica, si tienen afinidad con el agua, pero si no tienen afinidad con agua, pues entonces, son hidrofóbicas y se separan y vemos esa separación entre agua y aceite, por ejemplo.
Pero eso es otro tipo de interacción que ocurre, que mantiene moléculas juntas. Cuando hablamos de las interacciones de Van der Waals, estamos refiriéndonos a unas interacciones que ocurren en teatros que están adyacentes debido a la localización de los electrones dentro del orbital electrónico. Aunque los electrones están dispersándose alrededor del núcleo, hay momentos en particular donde la mayor parte de los electrones está en un área, llamémosle si vemos el átomo de frente, a la derecha o a la izquierda, o superior o inferior, y esa parte donde están principalmente la mayoría de electrones es una parte débilmente negativa del átomo en comparación con el área donde no están los electrones que tiene una carga débilmente positiva. Si hay un átomo cercano que tiene carga o que tiene una situación similar en donde los electrones se mueven hacia un lado o a otro, si son de la misma carga se repelen, si son de cargas opuestas se atraen, y eso va a permitir que las partículas estén en constante movimiento, en atracción o repeliéndose entre ellas en una solución o un compuesto. De esta manera llegamos al final de esta lección.
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