[PORTADA]

MOLÉCULAS
La molécula es la unidad física de la materia. Es la parte más pequeña de una sustancia que conserva sus propiedades. Está formada por un grupo de átomos unidos entre sí. Se llama sustancia pura la que está compuesta por moléculas iguales. Si las moléculas son de distinto tipo, se trata de una mezcla. Así, el aire es una mezcla de N2 y O2 fundamentalmente. El agua de mar es una mezcla de agua y sales minerales.

Las moléculas que integran los seres vivos son las biomoléculas. La biomolécula fundamental es el agua, pero también son importantes ciertos gases (O2, N2, CO2), aniones (HCO3-, Cl-, SO4=), cationes (Na+, K+, NH4+), azúcares (glucosa, almidón, celulosa), lípidos (grasas, esteroides), proteínas (hemoglobina, insulina), ácidos nucleicos (DNA, RNA) y metabolitos intermediarios (ácido acético, urea, etanol). La Figura de la derecha muestra el contenido de cada tipo de molécula en una célula bacteriana.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FÓRMULAS

La representación química de las moléculas se realiza mediante las fórmulas, que informan sobre el número y clase de átomos que las constituyen y si es preciso, la forma como están unidos y su situación real en el espacio. Según el tipo de información que suministran, hay varios tipos de fórmulas (Tabla inferior):

empírica
molecular
estructural (desarrollada)
Indica la clase de átomos que integran la molécula y su proporción relativa. Así, la molécula CH está constituída por hidrógeno y carbono en proporción 1:1. Puede corresponder tanto al benceno como al etino.
Indica la clase de átomos que integran la molécula y el número real de átomos de cada elemento. En algunos casos, coincide con la empírica , pero en muchos otros no.
Informa sobre la naturaleza y el número de los átomos que integran la molécula, e indica con todo detalle cómo están unidos entre sí.
racional (semidesarrollada)
electrónica
espacial
Informa sobre la naturaleza y el número de átomos que integran la molécula, e indica de forma resumida cómo están unidos entre sí.
Representan la distribución de los electrones de valencia de los átomos que componen la molécula. Cada trazo equivale a 2 electrones. Si es compartido, va de átomo a átomo y si pertenecen a un solo átomo se dibujan junto a él.
Indica la verdadera dirección de los enlaces interatómicos, consecuencia de la naturaleza y propiedades de los electrones implicados en estos enlaces.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DISTANCIAS INTERATÓMICAS E INTERMOLECULARES

Tanto la estructura como las propiedades de las biomoléculas dependen en gran medida de la situación relativa de sus átomos en el espacio y de las distancias que los separan.

Cuando los átomos se unen para formar moléculas, los núcleos atómicos guardan entre sí unas distancias regulares, perfectamente determinables, que se conocen como distancias interatómicas.Si a cada átomo se le asigna una longitud de radio covalente, sumando los radios de los átomos que participan en el enlace se obtiene las distancias entre sus núcleos respectivos. Si los enlaces son dobles o triples, las distancias interatómicas resultan menores (Figura de la izquierda).

La aproximación máxima de los átomos de diferentes moléculas viene determinada por los radios de Van der Waals. Estas distancias se obtienen sumando los radios de Van der Waals de los átomos que establecen contacto (Figura de la derecha).

En la Tabla inferior se indican los radios covalentes y de van der Waals de los principales bioelementos.
Elemento
Radio covalente (enlace sencillo) (Å)
Radio covalente (enlace doble) (Å)
Radio covalente (enlace triple) (Å)
Radio de van der Waals (Å)
H
0,3
-
-
1,2
C
0,77
0,67
0,60
2,0
N
0,70
0,62
0,56
1,5
O
0,66
0,55
-
1,4
P
1,10
-
-
1,9
S
1,04
-
-
1,8
I
1,37
-
-
2,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ÁNGULOS DE ENLACE EN LAS BIOMOLÉCULAS

La dirección de los enlaces en el espacio depende de los tipos de hibridación de los átomos enlazantes. En la Tabla inferior se indican los principales tipos de hibridación de las biomoléculas más importantes y su forma geométrica.

Hibridación
sp
sp2
sp3
d2sp3
Forma geométrica

Estas formas geométricas son aproximadas, ya que las figuras geométricas tipo se distorsionan cuando los átomos enlazados no son idénticos. Así,:

  • el ángulo H-C-H del CH4 es de 109,5º
  • el ángulo H-N-H del NH3 es de 107,3º
  • el ángulo H-O-H del H2O es de 104,5º

 

 

ENLACES

Determining the shape of a molecule (CHIME models)

Molecular geometry (CHIME models)

Molecular shapes

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ISOMERÍA

Dos compuestos son isómeros cuando sus moléculas están formadas por el mismo número y clase de átomos, pero agrupados de distinta forma, de modo que sus propiedades físico-químicas son totalmente distintas. Tendrán la misma fórmula molecular, pero distinta fórmula estructural. Son isómeros el gliceraldehído, la dihidroxiacetona y el ácido láctico porque son tres compuestos distintos con la misma fórmula molecular C3H6O3.

La fórmula empírica no está relacionada con la isomería. Por ejemplo, la fórmula CH2O pertenece a compuestos tan dispares como el metanal (CH2O), el ácido acético (CH2O)2, el gliceraldehído (CH2O)3 o la glucosa (CH2O)6. Estos compuestos no son isómeros entre sí, ya que sus moléculas tienen distinto número de átomos.

Hay varios tipos de isomería:

Pincha en los recuadros para saber más sobre los distintos tipos de isomería.

ENLACES

Isomería (Universidad de Huelva)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ISOMERÍA DE CADENA

En la isomería de cadena los isómeros tienen distinta cadena carbonada. Este tipo de isómeros difieren en la fórmula desarrollada y en el nombre químico:

Isómeros de cadena
Es la que presentan las sustancias cuyas fórmulas estructurales difieren únicamente en la disposición de los átomos de carbono en el esqueleto carbonado
butano
metilpropano

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ISOMERÍA DE POSICIÓN

En la isomería de posición, el mismo grupo funcional está situado en distintos lugares de la misma cadena. Este tipo de isómeros difieren en la fórmula desarrollada y en el nombre químico:

Isómeros de posición
Es la que presentan sustancias cuyas fórmulas estructurales difieren únicamente en la situación de su grupo funcional sobre el esqueleto carbonado
propan-1-ol
propan-2-ol

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ISOMERÍA DE FUNCIÓN

En la isomería de función, distintas funciones químicas pueden ofrecer la misma fórmula molecular. Este tipo de isómeros difieren en la fórmula desarrollada y en el nombre químico:

 

Isómeros de función
Es la que presentan sustancias que con la misma fórmula molecular presentan distinto grupo funcional
etanol
dimetiléter