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Clase 1Clase 1

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Química

Es una ciencia que estudia la composición, propiedades y estructura de la materia, las transformaciones y las leyes que rigen esos cambios.

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Logros

• Valora la importancia de la química para la compresión de los procesos biológicos y su aplicación médica.

• Clasifica la materia y lo interrelaciona con el ser humano.

• Describe y representa el átomo, su estructura y sus componentes.

• Relaciona las ondas electromagnéticas con la salud humana.

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Importancia de la química en la Medicina Humana

A. Procesos biológicos

Síntesis de las hormonas tiroideas (I + Tirosina MIT+DIT T3) (I + Tirosina DIT+ DIT T4)Como componente de proteínas funcionales: Hemoglobina Mioglobina.Como componentes de enzimas: La citocromooxidasa (hierro, cobre) La superóxido dismutasa (cobre, zinc) La anhidrasa carbónica (Zinc)

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Productos cosméticos y dermatológicosJabones, lociones, lacas, geles y cremas bloqueadoras solares.

B. La química en las ciencias de la salud

Armas químicasTenemos los gases de guerra que son el sarin, tabún y somán.

Productos farmacéuticos y médicosMedicamentos, drogas de abuso y sustancias dopantes en el deporte.

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Materia es todo aquello que tiene masa, ocupa un lugar en el espacio, y posee los atributos de gravedad e

inercia.

La cantidad de materia de un cuerpo se mide por su masa.

MateriaMateria

Propiedades Físicas: Aquellas que pueden ser observadas o medidas sin que ocurra cambio en la composición de la

sustancia.

Cambio Físico: Altera alguna propiedad física.

Propiedades Químicas: Aquellas que pueden ser observadas o medidas dependiendo de la habilidad de las sustancias para

reaccionar y formar una nueva sustancia que tiene propiedades diferentes.

Cambio Químico: Altera la composición química de la sustancia.

PROPIEDADES DE LA MATERIAPROPIEDADES DE LA MATERIA

• Propiedades IntensivasPropiedades Intensivas• No cambian cuando cambia el tamaño de la No cambian cuando cambia el tamaño de la

muestra, ejemplo: densidad, temperatura de muestra, ejemplo: densidad, temperatura de ebullición, temperatura de fusión, tensión ebullición, temperatura de fusión, tensión superficialsuperficial

• Propiedades ExtensivasPropiedades Extensivas• Cambian las propiedades cuando cambia el Cambian las propiedades cuando cambia el

tamaño de la muestra, ejemplo: volumen de un tamaño de la muestra, ejemplo: volumen de un líquido, la masa de un sólido, la presión de un gas.líquido, la masa de un sólido, la presión de un gas.

PROPIEDADES DE LA PROPIEDADES DE LA MATERIAMATERIA

CLASIFICACIÓN DE LA CLASIFICACIÓN DE LA MATERIAMATERIAToda la Materia

Compuesto Homogéneas

Heterogéneas

Sustancias puras Mezclas

Elemento

Cambios físicos

Cambios químicos

• oxígeno• oro

• hierro

• sal• bicarbonato de sodio

• azúcar

• refresco• gasolina

• aire

• polvo• arena

• vinagreta

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Sustancias puras

Son sustancias que no se pueden descomponer en formas más simples por cambios químicos convencionales.

Son sustancias puras que pueden conservarse en la naturaleza como tales, observarse, identificarse y manipularse en cantidades de tamaño macroscópico.

1. Elementos o sustancias simples

Clasificación de la materia

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Química médicaElementos en la masa del ser

humanoElemento

s Masa en el

hombre de 70 Kg

Localización y función

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2. Sustancias compuestas o compuesto

Son sustancias formadas por dos o más elementos unidos químicamente en proporciones sencillas y definidas.

Química MédicaAgua H2O : 2 átomos de Hidrogeno y 1 átomo de Oxígeno

Cloruro de sodio: NaCl (al 0,9% constituye el suero fisiológico)

Ácido clorhídrico: HCl ( se origina en las células parietales del estómago y forma parte del jugo gástrico).

Clases de Compuestos

a) Compuesto Molecular : Existe como molécula que consta de dos o más elementos enlazados

b) Compuesto Iónico

Existe en forma de catión y anión unidos por la fuerza de sus cargas positiva y negativa

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Mezclas

Están formadas por más de un componente, cuyas proporciones pueden variar.

No tiene composición fija.

No pierden sus propiedades por el hecho de mezclarse.

Cada componente mantiene sus propiedades.

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1. Mezcla Homogénea

Constan de una sola fase, llamada disolución o solución.

No se pueden distinguir sus componentes

Química Médica

Mezclas homogéneas en la medicinaAgua oxigenada (H2O2 + H2O), desinfectante , antiséptico y decolorante en cosmética.

Mezclas homogéneas a nivel hospitalario:El acero quirúrgico (aleación de carbono y hierro) es el componente de las mesas quirúrgicas e instrumental de cirugía.

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2. Mezcla Heterogénea

Química MédicaQuímica Médica•Tipo suspensiones farmacéutica de uso en Tipo suspensiones farmacéutica de uso en medicina:medicina: JarabesJarabes LaxantesLaxantes

•Tipo coloides en los alimentos: Tipo coloides en los alimentos: Albúmina, mayonesa.Albúmina, mayonesa. Leche, queso, mantequilla.Leche, queso, mantequilla. AlmidónAlmidón

Es el sistema donde se encuentran dos o más componentes que se distinguen a simple vista. Son

mezclas cuyas propiedades y composición son constantes en todas sus partes.

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La masa y la energía del universo permanece constante, no se puede

aumentar ni disminuir solo se transforma una en otra.

Ley de Conservación de la Materia

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El hielo seco (CO2 sólido) por acción del calor se convierte en CO2 en forma de gas.

Ejemplo: Evaporación del agua: el agua líquida al ser calentada se evapora en agua gaseosa.

Un cambio físico no produce variación en la identidad de la sustancia. Son transformaciones transitorias, es decir, es un cambio de estado.

Cambios físicos

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Cambios químicos

Un cambio químico produce una variación en la identidad de la sustancia. Son transformaciones

permanentes y no son reversibles.

Química MédicaLa disolución de la sal de Andrews (NaHCO3) en agua libera gas (CO2) y en el fondo del vaso queda un precipitado blando de sabor cáustico (Na2CO3) y de color blanco.

EVIDENCIAS DE UN FENÓMENO QUÍMICOEVIDENCIAS DE UN FENÓMENO QUÍMICO (reacción química)(reacción química)

• Liberación o absorción de energía (calor, Liberación o absorción de energía (calor, luz)luz)

• Formación de precipitados (sólidos)Formación de precipitados (sólidos)• Desprendimiento de gasesDesprendimiento de gases• Aparición de nuevos colores (nuevas Aparición de nuevos colores (nuevas

sustancias)sustancias)

EjerciciosEjercicios• Al realizar las mezcla de la tabla decir Al realizar las mezcla de la tabla decir

cuando se obtiene un sistema homogénea y cuando se obtiene un sistema homogénea y cuando heterogénea.cuando heterogénea.

aceite alcohol arena sal azúcaragua

aceite alcohol arena sal azúcaragua heterog

eneahomogenea

heterogenea

homogenea

homogenea

Al realizar las mezcla de la tabla decir cuando se obtiene un sistema homogénea y cuando

heterogénea

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1. Clasificar las siguientes mezclas en homogéneas o heterogéneas: Las bebidas gaseosas:

El vinagre (5% de ácido acético en agua):

El aire, libre de partículas suspendidas:

El agua potable, agua de los ríos, mares y lagos:

Dinámica de Pequeño Grupo DPG-1

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La cerveza, tiene una formulación general de agua, malta (cebada geminada= cebada malteada), se lleva a cocción de 100º C y se genera el mosto, a la cual se le adiciona la levadura (Sacharomyces) y con ello se genera el etanol + CO2.

Piedra pómez (dióxido de sílice, trióxido de aluminio) de color grisáceo, ceniza o amarillo.Es un exfoliante de los pies, rodillas y zonas hiperpigmentadas del cuerpo.

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La respiración en el hombre:La digestión en el hombre:La putrefacción de la carneFermentación de las bebidas:

2. Complete las reacciones y mencione si el cambio es físico o químico:

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Modelo atómico actual

El átomo es la partícula más pequeña

de un elemento químico que conserva

las propiedades de dicho elemento.

El átomo es un sistema dinámico y energético

en equilibrio, constituido por el núcleo y una zona

extranuclear.

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Partes del átomo

NúcleoEs la parte central, muy pequeño y de carga positiva, contiene 200 tipos de partículas denominadas nucleones, de los cuales,

los protones y neutrones son los más importantes.

Los nucleones se mantienen unidos mediante la fuerza nuclear, que es la fuerza natural más grande que se conoce y tiene corto alcance, sólo

para dimensiones nucleares.

Zona extranuclear, envoltura o capa atómicaEs un espacio muy grande (constituye el 99,99% del volumen atómico),

donde se encuentran los electrones ocupando ciertos estados de energía (orbitales, subniveles y niveles).

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Partículas subatómicas fundamentales

Son aquellas que están presentes en cualquier átomo, y son tres partículas fundamentales electrones, protones y

neutrones. Los nucleones fundamentales son los protones y neutrones.

Electrón (e-)Es una partícula muy estable (no decae en otras partículas); con

spin igual a ½, y su tiempo de vida es infinito. Protón (1p+)

Es una partícula positiva cuya masa es 1 835 veces mayor que la del electrón y su tiempo de vida es infinito.

Neutrón (1nº)Es una partícula pesada que ele e- y el p+, es menos estable, con

un tiempo de vida de 16,66 minutos.

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Representación de un núcleoSe representa en función de su número de

masa (A) y número atómico (Z)

Número de masa o peso atómico (A)

Es la suma total de partículas fundamentales del núcleo de un átomo, o sea, el número de nucleones fundamentales (suma

del número total de protones y número de neutrones) presentes en el núcleo del átomo de cada elemento.

A excepción del Hidrógeno que solo tiene un protón y ningún neutrón, todos los demás elementos tienen protones y neutrones:

# masa (A) = número de + número de protones neutrones

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El número atómico (Z)

Es el número de protones presentes en el núcleo atómico de cada elemento.

En un átomo neutro el número de protones es exactamente igual al número de electrones:

# protones = # electrones

Este número es el que define al elemento.

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Teoría cuántica

Los e- transfieren energía al pasar de un nivel a otro.

La energía no puede tener cualquier valor sino que esta cuantizada (en paquetes).

La energía que se transfiere es de naturaleza luminosa.

Un átomo puede absorber o emitir luz.La luz es de naturaleza dual: Como partículas y

Como ondas electromagnéticas

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Ondas electromagnéticas

Son vibraciones que se propagan repetidamente en un medio,

transportando energía.Dichas ondas consisten en campos eléctricos y

magnéticos (perpendiculares entre sí) de carácter oscilante, que interactúan con

sistemas biológicos.La luz se propaga a velocidad constante

de: c = λν = 3x108 m/s

Cada vez que pasa a otro orbital atómico se intercambia un cuanto de energía. La

energía viene dado por: E fotón = hν

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Clasificación de las ondas electromagnéticas

Según su frecuencia y energía, las ondas electromagnéticas se clasifican en:

Radiaciones ionizantesSon de alta frecuencia (sobre los 2400 millones de MHz),

que tienen la suficiente energía como para producir ionización (creación de partes eléctricamente cargadas,

una positiva y una negativa), rompiendo los enlaces atómicos que mantienen a las moléculas unidas en las

células.Radiaciones no ionizantes

Son de menor frecuencia que las ionizantes, y no tienen la suficiente energía para romper los enlaces atómicos.

Esta son: la radiación ultravioleta, el visible, la radiación infrarroja, la radiofrecuencia y los campos de microondas,

campos de ELF (extremely Low Frequency), campos eléctricos y magnéticos estáticos.

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Espectro electromagnético

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Formas de radiaciones electromagnéticas: Rayos gamma

Rayos X Luz visible

Rayos UV (UVA y UVB)

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Estructura electrónica

Nube electrónica o zona cortical.Es la región del espacio en la cual se encuentra a los electrones, ubicados específicamente en las regiones de máxima probabilidad denominadas

REEMPES.

La nube electrónica está formada por: Niveles de energía

Subniveles de energía Orbitales atómicos o

REEMPES

Electrones

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Números cuánticos

Son valores que sirven para describir a un orbital o identificar a un electrón.

Un orbital es la región donde es máxima la probabilidad de encontrar un electrón.

Como máximo un orbital puede contener dos electrones y éstos deben tener como característica de spin (girar sobre su propio

eje) opuesto.

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1. Número cuántico principal, n

Describe la energía del electrón de las órbitas y el tamaño del orbital.

Los e- giran sin ganar ni perder energía.

Existe dos formas de representar los niveles de energía (n):

n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Notación cuántica. K, L, M, N, O, P, Q Notación

espectroscópica. Cuando mayor es el valor de “n” mayor es la energía total del e-, y más

lejos del núcleo se encuentra, mayor es el tamaño del orbital.

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2. Número cuántico secundario o azimutal, l

Indica la forma específica del orbital. En un nivel “n” hay n valores de l.

Sommerfeld planteo la existencia de subniveles de energía o subcapas.

Existen dos formas de representar a los subniveles:

Representación cuántica de l: 0 1 2 3 4

Representación espectroscópica de l: s p d f g

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3. Número cuántico magnético, m

Indica la orientación de un orbital nl en el espacio.

Los valores de m van desde –l hasta +l, pasando por el cero: m = -l, (-l+1), (-l+2), …0,1,2,3,…+l

4. Número cuántico de espín, s

Indica el sentido de giro de un electrón sobre su propio eje en un orbital.

Específicamente determina el momento angular del giro del electrón:

Giro horario con valor -1/2 Giro antihorario con valor +1/2

Una completa descripción de un electrón en un átomo requiere una serie de los cuatro números cuánticos: n, l, m y s.

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Cada electrón tiene sus cuatro números cuánticos que lo identifican

Número cuántico

Símbolo Representación Valor

Principal n Nivel de energía K, L, M, N, O, P, Q1. 2, 3, 4, 5, 6, 7

Secundario m1 o l Subnivel s p d f0 1 2 3

Magnético m o mm Orbital

Spin s o ms Spin + 1/2

Antiespin - 1/2

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Configuración o distribución electrónica

Consiste en distribuir los e- en torno al núcleo en diferentes estados energéticos (niveles, subniveles y orbitales).

Distribución por subnivelesSe efectúa según el Principio del

Aufbau (término alemán que significa construir), que establece lo siguiente:Los electrones se distribuyen en orden creciente de la energía relativa de los

subniveles.

Electrón diferenciador

Es el último electrón colocado según el Principio del Aufbau. La distribución se encuentra estrechamente relacionada con la posición en la tabla.

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Regla de Möllíer o regla del serrucho

Niveles 1 2 3 4 5 6 7

Subniveles

s2 s2 s2 s2 s2 s2 s2

p6 p6 p6 p6 p6 p6

d10 d10 d10 d10

f14 f14

Número de subniveles

1 2 3 4 4 3 2

Número de orbitales

1 4 9 16 16 9 4

Es una forma práctica para realizar la distribución electrónica por subniveles según el principio Aufbau.

Número de electrones

2 8 18 32 32 18 8

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Distribución por orbitales

Se efectúa mediante el principio de máxima multiplicidad o de regla de Hund, que establece lo siguiente:

Ningún orbital de un mismo subnivel (de igual energía relativa) puede contener dos e- antes que los demás

contengan por lo menos uno.Primero se debe dejar todos los orbitales a medio llenar y luego

empezar el llenado con espines opuestos.

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Principio de exclusión de Pauli

Se fundamenta en el hecho de que 2 e- que están en el mismo orbital y posee el mismo sentido del spin

presentan repulsiones muy fuertes entre sí debido a sus campos magnéticos iguales.

Electrones que presentan espines paralelos en un mismo orbital no pueden coexistir, porque los polos iguales se

repelen o rechazan.

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Las radiaciones y la salud

Las ondas de alta frecuencia son perjudiciales para la salud, ya que son más penetrantes y pueden modificar nuestras

moléculas.

Las ondas de radio cortaEs un tipo de corriente alterna de alta frecuencia

caracterizada por tener una longitud de onda comprendida entre 1 y 30 metros (10-300 MHz). Son ondas todas de igual

amplitud, que se suceden de manera ininterrumpida. Los efecto de la onda corta son el aumento de la circulación

(hiperemia), aumento leucocitario pasajero, acción analgésica y antiinflamatoria.

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Rayos gammaFormada por fotones, producida generalmente

por elementos radioactivos. Es un tipo de radiación ionizante, capaz de

penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden causar grave daño al núcleo de las

células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y alimentos.

Rayos XEs una radiación electromagnética, invisible, que

atraviesa cuerpos opacos e imprime películas fotográficas.

Atraviesan la piel y los músculos y permiten ver los huesos.

Su longitud de onda es de 0,1-10 nm.

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Rayos ultravioletaHay tres tipos de rayos UV: UVA, UVB y UVC. Rayos ultravioleta de longitud de onda

larga (UVA)(320-400 nm)

Son los responsables de la pigmentación inmediata de la piel y del bronceado de retardo.

Penetran lentamente en las capas más profundas de la piel, y causan:

Cambios en la vasculatura sanguínea. Manchas

Envejecimiento cutáneo (al destruir el colágeno que aporta elasticidad a la piel)

Lesiones precancerosas (queratosis actínicas), aunque se han considerado a menudo

inofensivos.

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Rayos ultravioleta de longitud de onda media (UVB)

(280-320 nm)Estos rayos son parcialmente

absorbidos por el ozono, poseen mayor energía, pero penetra poco

en la piel. Sus efectos son acumulativos (a largo plazo) y son

responsables de: Quemaduras

Incremento del grosor de la piel Cáncer de piel.

Desencadenar lupus eritematoso sistémico.

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Los ultravioletas cortos (UVC)(180-280 nm)

Son los más agresivos, pero no llegan a traspasar la capa de

ozono de la estratósfera, ya que son absorbidos por la atmósfera y

retenidos allí.

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Elemento

# protones# 1p+

# electrones# e-

# neutronesA-Z = # 1nº

31Ga70 31 31 70-31 = 39

Elemento

# protones# 1p+

# electrones# e-

# neutronesA-Z = # 1nº

3Li7 7-3= 419K39

Dinámica de Pequeño Grupo DPG

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Realizar la configuración electrónica del manganeso (z=25) e indicar el número de electrones en subniveles principales,

electrones en el último nivel y electrones en el penúltimo nivel:

1 2 3 4 Último nivel

s2 s2 s2 s2

p6 p6

d5

Posee 2 e- en el último nivel

Posee 12 e- en el subnivel p

Posee 13 e- en el penúltimo nivel (n=3)

Luego en forma lineal será: 25Mn = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5

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Realizar la distribución electrónica por orbitales para el átomo de flúor (z=9); y comprobar el principio de exclusión de Pauli:

Primero realizamos la distribución por subniveles aplicando la regla de sarrus y luego para cada subnivel aplicamos la regla de Hund:

9F = 1s2 2s2 2p5

9F = 1s 2s 2px 2py 2pz

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La piel humana, puede ser dañada por dos tipos de radiación UV: UVA con un rango de 320-400 nm y la del UVB con un rango de 280-320 nm.

Además se conoce que la energía necesaria para desnaturalizar (romper) a la estructura molecular de la piel durante una exposición a la

radiación UV es de 4,15 x 10-12 J. Se desea: (a) Determinar cuál de los dos tipos de radiación ultravioleta es la más

dañina y ser causante de cáncer de piel:

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GRACIASGRACIAS