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Instrucciones Generales

• Para esta actividad usted usará 3 hojas de trabajo y un set con 10 “bolitas” de plasticina de 5 colores (2 azul-grisáceo, 2 rojas, 4 rosadas, 1 verde y 1 amarilla) y 10 palillos de dientes (8 grandes y dos pequeños).

• Mientras transcurre la actividad usted irá completando las hojas de trabajo y las entregará al maestro cuando se las pida. Estas hojas de trabajo completadas son evidencia de su aprendizaje.

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Antes de Comenzar la Actividad de Química

Llene la primera columna de la Hoja de Trabajo No. 3, “Autocotejo del

aprendizaje”

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Conceptos importantes para entender el enlace peptídico y la disposición tridimensional de los átomos alrededor del mismo

• Valencia de elementos representativos• Estructura de Lewis de elementos• Regla del Octeto• Enlace Covalente• Geometría Molecular

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Valencia

• En su hoja de trabajo No. 1, parte A, complete la tabla con la información que se le pide.

• En términos generales, ¿qué significa “electrones de valencia”?

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¿Qué es la Valencia?

Es el número de electrones en la capa más externa de los átomos. Se puede conocer cuál es la capa más externa de átomos de un elemento en particular por la ubicación de éste en la tabla periódica.

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Las estructuras de Lewis son útiles para visualizar los electrones de valencia de un

átomo

N FOCBH BeN FOCBH Be

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Estructuras de Lewis

En la hoja de trabajo No. 1, parte B, complete la información que se

pide.

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N FOCBH Be

Ejemplo1: El hidrógeno pertenece a la familia IA. Tiene 1 electrón de valencia. La estructura de Lewis del hidrógeno es:

9

N FOCBH Be

Ejemplo 2: El carbono pertenece a la familia IVA. Tiene 4 electrones en su capa de valencia. La estructura de Lewis del carbono es:

10

N FOCBH Be

Ejemplo 3: El nitrógeno pertenece a la familia VA. Tiene _____ electrones en su capa de valencia. La estructura de Lewis del nitrógeno es:

5

11

N FOCBH Be

Ejemplo 3: El oxígeno pertenece a la familia VIA. Tiene _____ electrones en su capa de valencia. La estructura de Lewis del oxígeno es:

6

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Ejemplo 3: El neón pertenece a la familia VIIIA. Tiene _____ electrones en su capa de valencia. La estructura de Lewis del neón es:

Ne

8

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¿A qué se refiere la llamada Regla del Octeto?

Gases nobles como el neón tienen su capa de valencia “llena”. Eso los hace ser muy estables (poco o no reactivos). Otros elementos (particularmente los no-metálicos) reaccionan para formar enlaces covalentes con otros átomos y al compartir pares de electrones completan su capa de valencia hasta que tienen 8 electrones, como los gases nobles.

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¿Qué elementos tienden a formar enlaces covalentes?

Los elementos no metálicos (tales como H, C, N y O) tienden a compartir electrones entre sí para parecerse al gas noble más cercano en la TP. A un par de electrones compartidos entre dos átomos se le llama enlace covalente.

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EJEMPLO• Cuando hidrógeno comparte un par de

electrones con otro átomo, el hidrógeno se “parece” a helio (He), que tiene 2 electrones en su capa de valencia

• Cuando carbono comparte cuatro pares de electrones con otro átomo, el carbono se “parece” a neón, que tiene 8 electrones en su capa de valencia. Veamos……..

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N FOCBH Be

N FOCBH Be

N FOCBH Be

N FOCBH Be

N FOCBH Be

CH

H

H

H

Equivale

CH4

C

H

H

H

H

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Ejercicio

• En la hoja de trabajo No. 2, escriba las estructuras de Lewis para NH3 y H2O. En cada caso, comience con la estructura de Lewis de cada átomo, luego forme los enlaces de acuerdo a la regla del octeto. Represente los enlaces con líneas y los electrones sin compartir con pares de puntos.

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H O H

H N

H

H

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Enlaces Múltiples

Hay veces en que dos átomos pueden compartir hasta 3 pares de electrones (enlaces múltiples). Si se comparten 2 pares, el enlace es doble, mientras que si se comparten 3 pares, el enlace es triple.

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N FOCBH Be N FOCBH Be

O O

Note que como cada átomo de oxígeno tiene dos pares de e- compartidos y dos pares de e- sin compartir, en total cada átomo “ve” ocho pares de electrones en su capa de valencia

O O

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Usando el mismo razonamiento que en el caso anterior, escriba la estructura de lewis de F2 y N2. ¿Cuál de esas dos moléculas tiene un enlace múltiple?¿cómo es ese enlace, doble o triple? Recuerde, N pertenece a la familia VA mientras que F pertenece a la familia VIIA. Use la hoja de trabajo No. 2.

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Geometría MolecularEn un compuesto covalente, los pares de electrones del átomo central se ubican lo más alejadamente posible (en 3D) para minimizar repulsión de la carga negativa. Estos pares de electrones pueden ser compartidos (pares enlazantes) o no compartidos (pares solitarios, no enlazantes). Este principio sencillo determina la geometría de las moléculas.

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En un caso como CH4 lo primero que uno piensa es que la geometría de la molécula más adecuada es la siguiente:

CH

H

H

H

En esa representación los enlaces están dispuestos a _______° cada uno entre sí. Esto es lo razonable si se concibe la molécula en un plano (2D).

90

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No obstante, si se toma en cuenta que las moléculas son tridimensionales, la distancia entre los átomos de H alrededor del C, se maximiza al dibujar CH4 así:

Note que de esta forma el ángulo de los enlaces es mayor de 90° (109.5°).

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Construya la molécula CH4 utilizando plasticina

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C N O R H

Enlace sencillo

Con otro como este, forma

enlace doblePeseta

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En el caso de una molécula como formaldehído, el carbono (átomo central) tiene tres átomos a su alrededor (2 átomos de H y un átomo de O):

O

CH H ¿De qué manera se pueden acomodar esos tres átomos alrededor del carbono de modo que se ubiquen lo más alejadamente entre sí? Construya esta molécula utilizando plasticina.

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120°

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Use modelos de plasticina para construir las siguientes moléculas. Tome en cuenta que los pares solitarios en el átomo central ocupan espacio de igual manera que un átomo enlazado a éste.

• CO2

• H2O

• NH3

O C O

H O H

H N

H

H

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O C O

Note que en este caso no incluímos los pares solitarios del oxígeno para simplificar, y sobre todo, porque el oxígeno no es el átomo central. La geometría es lineal.

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H O H

Note que en este caso sí incluímos los pares solitarios del oxígeno, ya que contribuyen a la geometría angular de la molécula de agua.

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Par Solitario

H N

H

H

Incluímos el par solitario del nitrógeno, ya que contribuyen a la geometría piramidal de la molécula de amoniaco.

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Ejercicio

Un aminoácido tiene la estructura general que se presenta a continuación:

Construya esta molécula utilizando modelos atómicos con plasticina, teniendo en cuenta la geometría alrededor de los átomos circulados.

H N C

H

H

C

R

O

O H

::

:

:

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Formación del Enlace Peptídico (Animación)

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Ejercicio

Únase a otra(o) compañera(o) para formar el enlace peptídico usando el aminoácido que usted construyó previamente. Demuestre la formación de la molécula de agua en el proceso. También, al montar el dipéptido, tome en cuenta la geometría en 3D según se ilustra a continuación.

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Características Geométricas en la Región de Formación del Enlace Peptídico

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Estructura Secundaria de un Polipeptido

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Para terminar la Actividad de Química

Llene la segunda columna de la Hoja de Trabajo No. 3, “Autocotejo del

aprendizaje”

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Asignación

• Indicar los estándares de contenido y espectativas que satisface esta actividad.

• Buscar más información sobre lo que es la estructura secundaria de una proteína y usar modelos con plasticina para ilustrar la formación de un tetrapéptido (péptido con cuatro aminoácidos).