Química Bàsica: Àtoms, Enllaços, Bioelements i Propietats de l'Aigua

Fonaments de Química i Bioquímica

Conceptes Químics Bàsics

• Element Químic: No es pot descompondre en altres per reaccions químiques. Està constituït per un sol tipus d'àtom (H, O, C...).
• Àtom: Part més petita d'un element químic.
  • Nucli: Protons (p+) i Neutrons (n⁰).
  • Escorça: Electrons (e-).
  • Mateix nombre de protons, neutrons i electrons (excepte l'àtom d'Hidrogen).
• Molècula: Dos o més àtoms. Poden ser:
  • Molècules homogènies (Ex: O₂).
  • Molècules heterogènies (Ex: H₂O).
• Substància Composta: Dos o més elements químics.

Tipus d'Enllaços Químics

Enllaç Iònic

Un dels àtoms capta electrons (e-) de l'altre.

• Àtom que capta = Anió (càrrega negativa).
• Àtom que perd = Catió (càrrega positiva).

Si un àtom té menys de 4 e- en l'últim orbital, té tendència a donar-los (es queda amb càrrega +) = Element Químic Electropositiu o Metàl·lic. Si en té més de 4 e-, els captarà (es queda amb càrrega -) = Element Químic Electronegatiu o No Metàl·lic.

Enllaç Covalent

Dos àtoms comparteixen electrons.

• Si els àtoms units tenen electronegativitat semblant = Molècules Apolars (àtoms iguals: O₂).
• Si uns àtoms atrauen més cap a si els e- = Molècules Dipolars (àtoms diferents: H₂O).

Enllaç d'Hidrogen

Es dona entre molècules dipolars. La mida tan petita de l'àtom d'Hidrogen permet que l'altre àtom s'hi aproximi molt. L'aigua és líquida perquè les molècules s'atrauen molt entre si.

Forces de Van Der Waals

Es donen entre molècules apolars per les atraccions electroestàtiques en moments determinats, i així sorgeixen dipols instantanis.

Bioelements i la seva Classificació

• Bioelements Primaris: Formen les biomolècules orgàniques (glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics). Són els que constitueixen tots els éssers vius.
• Bioelements Secundaris: La resta.
  • Indispensables: Es troben en molt poca proporció, però són imprescindibles:
    • Calci (Ca): Closques, esquelets, reaccions...
    • Sodi (Na) i Potassi (K): Impuls nerviós.
    • Magnesi (Mg): Component d'enzims i clorofil·la.
    • Clor (Cl), Ferro (Fe), Iode (I).
  • Variables: Poden faltar en alguns organismes (Ex: Brom, Zinc i Titani).

Oligoelements: Inferiors al 0,1%. Bioelements Plàstics: Més del 99%.

L'Aigua: Característiques i Funcions

Característiques de l'Aigua

• Elevada força de cohesió (capil·laritat, turgència...).
• Elevada calor específica (estabilitzador tèrmic de l'organisme).
• Elevada calor de vaporització (bona substància refrigerant quan s'evapora).
• Densitat més alta en estat líquid que sòlid (permet la vida sota rius...).
• Elevada constant dielèctrica (dissolvent de compostos iònics i covalents).
• Baix grau d'ionització.

Funcions de l'Aigua en els Éssers Vius

• Dissolvent i transport de substàncies.
• Funció bioquímica.
• Funció estructural.
• Funció mecànica amortidora.
• Funció termoreguladora.

Propietats de les Dissolucions i Dispersions

Propietats de les Dissolucions

1. Difusió: Repartició de les partícules d'un fluid en el si d'un altre en posar-los en contacte.
2. Osmosi: Pas del dissolvent entre dues solucions de concentració diferent a través d'una membrana semipermeable que impedeix el pas del solut.
3. Estabilització del pH: La constància del pH és gràcies a les sals minerals dissoltes que formen les dissolucions tampó.

Propietats de les Dispersions Col·loïdals

1. Capacitat de presentar-se en estat gel: Es produeix quan la fase dispersa és un líquid i la fase dispersant són fibres entrellaçades entre les quals queden retingudes les molècules del líquid.
2. Elevada viscositat: Resistència al moviment.
3. Elevat poder adsorbent: Atracció que fa la superfície d'un sòlid sobre un líquid.
4. Efecte Tyndall: Si il·luminem lateralment sobre fons fosc, en la dispersió s'observa opalescència.
5. Sedimentació: Si se sotmeten a forts camps gravitatoris, les partícules poden sedimentar.
6. Diàlisi: Separació de les partícules disperses d'elevat pes molecular de les de baix pes gràcies a una membrana que només deixa passar les petites.
7. Electroforesi: Transport de les partícules col·loïdals a través d'un gel gràcies a l'acció d'un camp elèctric.