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Química Particulas fundamentales del Átomo

Química Partículas fundamentales del Átomo

Átomo: Es la partícula más pequeña de la materia.

Peso: Es la fuerza de atracción ejercida por la tierra sobre determinado cuerpo.

Materia: Es aquello que ocupe un lugar en el espacio.

  • Partículas subatómicas: Protones (+), electrones (-), Neutrones (+- )
  • Niveles de energía:
    • Capacidad de contener 2 electrones
    • Capacidad de contener 8 electrones
    • Capacidad de contener 18 electrones

Elemento: Átomo que no se puede disociar o dividir, aproximadamente 116, donde 26 se encuentran en el cuerpo con el 96%, el ser humano se compone por CHON (Carbono, Hidrogeno, Oxigeno, Nitrógeno)  3.9% por nueve elementos: Cloro, calcio, sodio, potasio, hierro, azufre, fósforo, magnesio, yodo y el 0.1% restantes por oligoelementos como cobalto, cobre, selenio, litio, etc.

Isótopo: determinado elemento que tiene las mismas características químicas, la diferencia radica en su formación física en el espacio y dado en base al número de neutrones

Numero Atómico: Igual a número de protones.

Peso Atómico:Es la suma de protones y neutrones (Masa Atómica).

Valencia: es la capacidad de un átomo de recibir o donar electrones.


Molécula: Un elemento que no se divide en 2 diferentes solo en si mismo, por ejemplo H2 = H + H.

Compuesto: Conjuntos de elementos que se pueden disociar en distintos elementos,  ejemplo H2O = H + H + O.
Enlaces:
Iónico: Unión de dos elementos por la  diferencia de sus cargas (opuestas).
Covalente: Estos comparten electrones ( ni donan, ni reciben ).

Oxígeno

Oxigeno:

El oxigeno lo podemos definir como un elemento químico gaseoso, su número  atómico  8, su símbolo en química es O y su peso atómico 15.9994, presenta un particular interés al ser el elemento fundamental, en los procesos respiratorios de la mayoría de las células vivas, y también en los de combustión, siendo el elemento más abundante en la corteza terrestre.

El oxigeno ocupa aproximadamente una quinta parte (en volumen) del aire.

Unas de las formas de moléculas diatómicas del oxigeno gaseoso que existe se expresan químicamente como O2, también podemos ver la forma triatómica, que se escribe O3, esta llamada ozono.

Las maneras (formas) que el oxigeno se separa del aire es por destilación fraccionada o licuefacción, si ordenamos las aplicaciones del oxigeno por su importancia estas son

  • Refinación, refinación y fabricación del acero más diversos metales.
  • Manufactura de todos los productos químicos por oxidación controlada.
  • El estudio y apoyo con orientación a la biología y la medicina.
  • Producción, Minería, y la fabricación de productos de vidrio y piedra.
  • Podemos describir al oxigeno en condiciones normales como un gas incoloro, insípido e  inodoro (carece de olor) liquido azul claro cuando se condensa.
  • El oxigeno forma parte de un grupo pequeño de gases ligeramente paramagnéticos siendo este el más paramagnético de dicho grupo.

A excepción de los gases inertes casi todos los compuestos químicos pueden ser combinados con el oxigeno, compuestos binarios como el oxigeno y el agua H2O, o el caso de silica, SiO2; componentes principales de la arena.

Aquellos compuestos que poseen más de dos elementos, son más abundantes lo silicatos, ya que constituyen la mayor porción tanto de los suelos y rocas, también abundan en la naturaleza el carbonato de calcio (caliza y mármol), óxido de aluminio (bauxita), sulfato de calcio (yeso) se puede mencionar otros óxidos como el óxido de hierro este es utilizado como metal.

Los efectos  del Oxigeno para la salud.

Todos los seres vivos precisan oxigeno para respirar y vivir, pero los excesos de oxigeno no son buenos, la exposición a gran cantidad de oxigeno durante mucho tiempo, puede dañar los pulmones, respirar un 50-100% de oxígeno a presión normal durante mucho tiempo provoca es lo que provoca daños en el pulmón

El Oxígeno: Parte I, Parte II

Nitrógeno

Nitrógeno

El nitrógeno es uno de los tres elementos principales presente en los seres vivos, plantas y animales, también lo encontramos como una parte muy importante en la tierra y el aire.

Los atomos de no pertenecen a un lugar determinado, estos se desplazan lentamente entre seres vivos o muertos, aire, tierra y el agua, esto es el llamado ciclo del nitrógeno

La mayor parte del nitrógeno se encuentra en la atmósfera terrestre, se puede estimar que un 80% de estas moléculas de la atmósfera de la tierra, compuestas por dos átomos de nitrógeno unidas entre si (N2)

Tanto plantas como animales necesitan de este elemento para poder elaborar aminoácidos ADN y proteínas; un punto importante es que el nitrógeno en la atmósfera no es posible usar, cuando los rayos o el fuego separan las moléculas de nitrógeno, estas moléculas pueden ser usadas por los seres vivos, tanto por  cierto tipo de bacterias que están asociadas a plantas de fréjoles.

Las plantas obtienen su oxigeno para crecer de la tierra, el agua donde viven, en cuanto a los animales lo obtienen alimentándose de las plantas y animales que contengan nitrógeno.

Al morir un organismo, este se descompone y provee de nitrógeno el suelo o tierra, igualmente ocurre en el agua de nuestros océanos y mares, hay bacterias que alteran al nitrógeno para que este adquiera una forma que las plantas usan.
Otro tipo de bacterias cambian al nitrógeno y este se disuelve en vías acuáticas en forma tal que les permiten regresar a la atmósfera.

Para la biología y la química, diferentes acciones de los humano hoy en día causan cambios en el ciclo del nitrógeno y su volumen que se almacena en la tierra, agua y aire y organismos.

También el uso de fertilizantes ricos en nitrógeno en abundancia que se deposita en la tierra se traslada a las corrientes fluviales, denotando un desequilibrio al ecosistema.

Si es genera un exceso de nitrógeno en la tierra, se produce un crecimiento rápido en las plantas, esto ocasiona un mayor consumo de agua hasta que agotan su suministro y mueren más rápidamente, tanto por falta de agua o el abuso de nitrógeno las quema, esto para la ganadera y otro tipo de forestación no es bueno.

Estructura del agua y sus derivados

Algunos conceptos básicos.

El agua es el elemento fundamental en la vida del hombre, ya que nuestro cuerpo esta compuesto por un 70% de H2O, si un ser humano dejara de beber agua por mas de 7 días correría peligro su vida, en la edad adulta del ser humano las células en su interior tienen el 60% de este elemento (agua intracelular) extracelular circula por la sangre para bañar los tejidos.

Los nutrientes que tienen combustión en el interior de las células producen reacciones para lograr y obtener energía producidas en pequeñas cantidades de agua. Cuando las grasas se oxidan se produce una mayor formación de agua se podría calcular que 1 gr de agua es el equivalente a cada gr de grasa.

Con la respiración celular el agua producida se llama metabólica, es fundamental para la adaptación en zonas desérticas como por ejemplo el camello puede aguantar meses sin beber ya que utiliza el agua que produce al quemar la grasa acumulada en sus jorobas.

En el caso de los seres humanos la producción de agua metabólica en una dieta normal seria 0,3 litros al día, para evitar una deshidratación es importante  ingerir agua a diaria.

Estructura y propiedades del agua.

Como sabemos la molécula de agua esta formada por dos átomos de H y uno de O , los cuales están unidos por dos enlaces covalentes, su forma angular es de 104.5º.

El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno esto hace que atraiga con más fuerza a los electrones de sus enlaces.

Como resultado, la molécula de agua  tiene una carga total neutra (igual números de protones = igual número de electrones), esto presenta una simetría en la distribución de sus electrones, y la convierte un una molécula polar.

Estos ángulos crean efectos de polarización eléctrica en las moléculas de agua. El lado con hidrógeno es más positivo que el lado con oxígeno.

Por esta razón, las moléculas de agua no se desarticulan, pero en cambio forman estructuras que cambian de hexagonal a pentagonal y al revés en forma constante en periodos muy cortos de tiempo (10-11 )

El Agua.

El agua es un elemento vivo y no posee ningún ser viviente en ella.

Agua en organismos vivientes.

El agua en un organismo viviente es mucho más compleja que el agua pura o corriente como los científicos la llaman.

Si pensamos que una molécula de proteína esta rodeada de 70.000 moléculas de agua, estas forman tres capas diferentes o por lo menos con estructuras diferenciadas.

Como podemos ver en la imagen, las interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas forman puentes de hidrógeno, la carga parcial negativa del oxígeno de la molécula crea una atracción electrostática sobre las cargas parciales que son positivas de los átomos de hidrógeno de moléculas adyacentes.

A pesar de ser uniones débiles, por cada molécula de agua se distribuyen cuatro moléculas unidas por puentes de hidrógeno dan una estructura reticular (liquida o sólida) son parte de sus propiedades fisioquímicas.

Acciones Disolventes

El agua, es utilizada como solvente  por sus propiedades se puede afirmar que es el solvente universal.

Tiene en sus propiedades las más importantes para la vida y esto es debido a su capacidad de formar puentes de hidrógeno.

En los casos de disolución iónica son atraídos los iones de las sales por los dipolos del H2O, estos quedan atrapados y recubiertos por moléculas de agua(solventes) con forma de iones hidratados.

Fuerza de cohesión

Los puentes de hidrógeno son los que sostienen a las moléculas unidas fuertemente, los puentes de hidrógeno forman una estructura liquida compacta.

En algunos animales pueden formar un esqueleto hidrostático porque se comprimen.

Calor específico.

Esto lo podemos relacionar ya que los puentes de hidrógeno, entre moléculas pueden absorber grandes cantidades de calor, los cuales son utilizados para la ruptura de los puentes de hidrógeno debido a que la temperatura es elevada muy lentamente, es así como el citoplasma acuoso sirve de protección ante los cambios de temperatura constante.

Vaporización

Para lograr que el agua se evapore, se debe romper con los puentes de hidrógeno para luego dotar a las moléculas de H2O energía cinética suficiente y es cuando pasamos de la fase liquida a la gaseosa.

Para la evaporación de 1gr de H2O se necesitan 540 calorías, pero a una temperatura superior a los 20Cº a presión de 1 atmósfera.

Que función cumple el agua en nuestro cuerpo.

Formando un medio acuoso donde, todos los procesos metabólicos que nuestro organismo desarrolla.

Se debe al echo de que enzimas, que son agentes proteicos los cuales intervienen para la transformación de sustancias que son utilizadas en el mantenimiento de nuestro organismo unicelular en la obtención de energía y materia propia, es necesario un medio acuoso para que la estructura tridimensional tome una forma activa dora.

Por la elevada evaporación de agua, mantenemos una temperatura regulada, sudando y perdiendo por las mucosas, al ser elevada la temperatura en el ambiente exterior, gracias a esto podemos mantener una temperatura corporal constante y regulada gracias al la evaporación de del agua a través de la piel.

El agua: Parte I , Parte II