El electrn y sus interacciones

tomo

Estructura

Definicin unidad ms pequea de un elemento qumico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos

Ncleo: protones y neutrones. 99.99% Nube de energa con carga negativa: Electrones

1 0 0 .0 0 0

Electrn (e)

No es una partcula

No son ondas

de energa e

Es un paqueteD re te ife n s

n le d e erg ive s e n a

ElectronesNube atmica. Regin que rodea al ncleo atmico y en la cual gravitan los electrones.

La nube atmica est constituida por capas electrnicas u rbitas electrnicas cuyo nmero puede variar de 1 a 7.

Hay 2 tipos de nubes de electrones: 1. Nube de electrones S: forma redonda, se encuentran solo dos electrones como mximo, ya que es un solo orbital.

2. Nube de electrones P: forma reloj de arena. Dos orbitales.

.

Orbital f Los orbitales f tienen formas an ms exticas, que se pueden derivar de aadir un plano nodal a las formas de los orbitales d. Presentan n-4 nodos radiales.

ESTRUCTURAS DE LEWIS

OrbitalesORBITAL ATMICO (OA) regin del espacio alrededor Del ncleo en el cual existe una elevada posibilidad de encontrar un electrn.

ORBITAL MOLECULAR (OM) Interaccin de dos OA Dos clases de OM Solapamiento de Orbitales del mismo signo = OM enlazante Solapamiento de orbitales de signos opuestos = OM antienlazante

Orbitales atmicosNivel de 1 energa No. Max de 2 electrones subniveles 1s Max. no. De 2 electrones por subnivel Designacin 1s2 de los orbitales por 1 Orbitales llenos subnivel

28 2s, 2p 2, 6 2s2, 2p6 1, 3

318 3s, 3p, 3d 2, 6, 10 3s2, 3p6, 3d10 1,3,5

432 4s, 4p, 4d, 4f 2,10,14 4s2,4p6, 4d10,4f14 1, 3, 5, 7

OA hbridos sp3, sp2, spNombre del orbital No. De orbitales que se solapan No. De enlaces hbridos

sp sp2 sp3

1 2 3

2 BeH2 3 BH3BORATO

HIDRURO DE BERILIO

4Metano

CH4

OM moleculares sigma () y pi ()

El solapamiento frontal de OA da un OM sigma y su enlace se llama enlace sigma Menor energa mayor estabilidad.

Dos orbitales p que se solapan lateralmente

Los enlaces simples son enlaces sigma Un doble enlace consiste en un enlace sigma y un enlace pi Un enlace triple contiene un enlace sigma y dos enlaces pi (un piz y un piy)

Diferenciaspi Solapamiento lateral deun Presenta orbitales de (o p mximo p No rotacin y d). energa densidad de libre Mayor carga en el Puede haber plano central uno o dos enlaces entre dos tomos

sigma Solapamiento frontalsimetra Tiene de OA cilndrica libre Rotacin Menor energa Solo puede haber un enlace entre dos tomos

p l ca p o r e lso l p a m i n to e n tre e l o rb i l 1 s d e l h i r g e n o y u n o d e l s o rb i l s i a e ta d o ta e

La tabla siguiente muestra la hibridacin de orbitales que se produce para alcanzar cadageometra:Nmero de zonas Geometra electrnica de densidad de carga 2 3 4 5 6 Lineal Triangular plana Tetradrica Bipirmide triangular Octadrica Hibridacin

sp sp2 sp3 dsp3 d2sp3

Dipolos Un dipolo elctrico es un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre s Es la tpica fuerza que tienen dos tomos, una de carga negativa y otra de N carga positiva. IO

M

E

RA CC TU R A R A TE P E IN EM D E T R ZA O R La unin de 2 tomos AY U E M F de molculas R diferentes forman NO

una sola molcula..

Lo s co m p u e sto s q u e ti n e n i te ra cci n e s d i o l -d i o l so n e n o p o p o m a s vo l ti e s q u e l s co m p u e sto s i n i s. l o co

Electronegatividad Tendencia de un tomo para atraer electrones.

F(4,0)>O(3,5) >Cl y N(3,0) >Br(2,8) >S,C(2,5) >H(2,1)

El elemento mas electronegativo tiene carga (-) El elemento menos electronegativo tiene carga (+)

Un enlace formados por tomos de electronegatividad diferente = Enlace polar

Enlace covalente Se forma por Dos modos solapamiento A. + .B (fusin) de dos orbitales atmicos (OA), A + : B uno de c/tomo. ACEPTOR Este solapamiento produce un nuevo orbital llamado orbital molecular (OM)Energa 300-400 kj/mol

A:B

A:BDADOR

Enlaces covalentes

simples : comparte un solo par de e Dobles: comparten dos pares de e Triples: comparten tres pares de e cudruples: comparten cuatro pares de e. Dependiendo de la electronegatividad de los tomos, los enlaces

m i a e l ctro n e g a ti d a d sm e vi

Covalente polar y covalente no polarse m n te POLARe ja n te d isu e lve a se m e jaNO POLAR Se forman con tomos Se forman entre tomos distintos con gran iguales, no hay diferencia variacin de Electronegatividades en el nmero de oxidacin Un extremo se caracteriza por ser E > 0 .7 - 1 .9 electropositivo y E < 0 .7 el

HF

CO

la diferencia de electronegativida d del enlace es:

la diferencia de electronegativida d del enlace es:

(4,0-2,1) = 1,9 ; el compuesto es polar.

(3,5-2,5) = 1,0 ; el monxido de carbono es un compuesto polar.

H2O

la diferencia de electronegativida d de cada enlace OH es:

(3,5-2,1) = 1,4 ; el agua es un compuesto polar.

Ejercicios Identifica molculas polares y apolares. OH CH3 NO2 Br-Cl Cl-Cl CHO O=O H-Cl CH3-COOH CH=CH H2O

Enlace coordinado se presenta cuando un tomo no metlico comparte un par de electrones con otros tomos.

Delta E < 1.7

K F , l d i re n ci d e a fe a e l ctro n e g a ti d a d d e l e n l ce e s ( 4 , 0 e vi a 0 , 8 ) = 3 , 2 , p o r l q u e e l co m p u e sto o es i ni . co

Enlace inico

Gran diferencia de electronegatividad se da entre un catin y un anin es aquel en el que un elemento ms electronegativo atrae a los electrones de otro menos electronegativo. Implica la separacin en iones positivos y negativos.

D e l E > 1 .7 ta

CARACTERSTICAS Los enlaces inicos se forman entre metales y no metales. Los compuestos inicos se disuelven fcilmente en el agua y otros solventes polares. En una solucin, los compuestos inicos fcilmente conducen electricidad. Los compuestos inicos tienden a formar slidos cristalinos con temperaturas muy altas.

Fuerzas de Van der Waals fuerzas atractivas o repulsivas en medio de molculas debido a enlaces covalentes o a interaccin electrosttica de iones. Dbiles, aunque aumentan con el nmero de electrones de la molcula. Puntos de ebullicin: muy bajos.

Tipos de fuerzas de Van der Waals Fuerzas de London

En las molculas no polares puede producirse transitoriamente un desplazamiento relativo de los electrones originando un polo positivo y otro Estas fuerzas de atraccin son muy dbiles y se denominan fuerzas de London.

Dipolo-Dipolo Inducido. En ciertas ocasiones, una molcula polar al estar prxima a otra no polar, induce en sta un dipolo transitorio, produciendo una fuerza de atraccin intermolecular

Fuerzas dipolo dipolo: Cuando dos molculas polares se aproximan, se produce una atraccin entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra.

Interacciones hidrofbicas No es miscible con el agua. Bsicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la molcula en cuestin no es capaz de interaccionar con las molculas de agua ni por interacciones in-

a cl tra to

A ci o g ra so sa tu ra d o d

A ci o g ra so i sa tu ra d o d n

Puentes de Hidrgeno las fuerzas por puente de hidrgeno se establecen entre los elementos muy electronegativos indicados (F, O y N) y un hidrgeno de una molcula vecina; y siempre que en ambas molculas aparezcan, a su vez, directamente unidos.

Grupo hidroxilo Hidroxilo (tambin llamado oxidrilo) es un grupo funcional compuesto de 1 tomo de oxgeno y 1 de hidrgeno: OH- Es caracterstico de los alcoholes.

Grupo carbonilo

Aldehdos

Cetonas

Formaldehdo Metanal

Fo rm a l e h i d do Metanal

Acetaldeh do Etanal

Benzofenona Difenil cetona

Benzofenona

Acetona

3-Nitrobenzaldehdo

carbaldehdo

Etil metil cetona Butanona

Ciclohexanona

Los aldehdos y cetonas son compuestos que contienen el grupo carbonilo. Cuando dos grupos alquilo arilo estn unidos al carbonilo, el compuesto es una cetona. Cuando dos o un hidrgeno estn unidos al carbonilo el compuesto es un aldehdo. La estructura del formaldehdo, el miembro ms simple de esta clase, es la siguiente:

cidos carboxlicos

cido carbnicoSu composicin es H2CO3 cido anhdrido del xido de carbono. Es el producto de la reaccin de agua y xido de carbono CO2 + H2O H2CO3

cido carbnico

Anhdrido carbnico

Isomeras

Lo s i m e ro s p ti s n o se p u e d e n su p e rp o n e r y u n o e s s co

r e sp a ci l co n fi u ra ci n a ly a a, g o p ti ca Ly D R Y S

No se dispone de una resolucin ms alta.

forma cis (o forma Z), con los dos sustituyentes ms voluminosos del mismo lado, y forma trans (o forma E), con los dos sustituyentes ms voluminosos en posiciones opuestas.

I m e r e sp a ci l co n fi u ra c so a a, g G e o m tri ca C i y Tra n s s

cofactoresD u ra n te l s p ri ci a l s re a cci n e s re d ox a n p e o del ca ta b o l sm o d e l g l co sa i te rvi n e n d o s i a u n e m o l cu l s i te rm e d i ri s: N A D , N A D P + y a n a a FA D . S e d e n o m i a n cofactores Redox: n alternativamente se reducen y luego se oxidan.

Catabolismo El catabolismo (gr. kata, "hacia abajo") es la parte del metabolismo que consiste en la transformacin de biomolculas complejas en molculas sencillas y en el almacenamiento de la energa qumica desprendida en forma de enlaces de fosfato y de molculas de ATP, mediante la destruccin de las molculas que contienen gran cantidad de energa en los enlaces covalentes que la forman, en reacciones qumicas exotrmicas.

Anabolismo Encargada de la sntesis o bioformacin de molculas . orgnicas (biomolculas) ms complejas a partir de otras ms sencillas o de los nutrientes.