Átomos Moléculas Íons Biomoléculas. Matéria é formada por Átomos. Obs.: teoria confirmada apenas no início do século XX.

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1 Átomos Moléculas Íons Biomoléculas Estrutura da Matéria Matéria é formada por Átomos Obs.: teoria confirmada apenas no início do século XX. Os átomos dificilmente existem livres e possuem grande tendência a se transformarem em moléculas ou íons. Assim, Moléculas: associação de átomos. Íons: associação de átomos resultando em carga elétrica. O átomo possui duas partes distintas que são: Núcleo: com carga positiva, corresponde à massa do átomo; possui prótons e nêutrons. Órbita: com carga negativa, corresponde às propriedades químicas de ligação e afinidade do átomo; possui apenas elétrons. O átomo tem m e o núcleo tem m Ou seja, o núcleo é vezes menor que o átomo. Hierarquia estrutural dos seres vivos: Átomos moléculas estruturas supramoleculares células tecidos órgãos sistemas fisiológicos Homem/animal. Moléculas: associação de átomos. A união se faz pela atração entre elétrons de um átomo pelo núcleo do outro átomo. Íons: átomos ou moléculas que se apresentam com carga elétrica.

2 Cátions: íons positivos (migram para o pólo negativo de um campo elétrico) Ânions: íons negativos (migram para o pólo positivo de um campo elétrico). A maioria das biomoléculas tem carga elétrica; são raras aquelas com carga neutra. Estrutura Elétron Próton Carga Nome resultante Cl ganha - Cl - Ânion Na perde - Na + Cátion R-COOH - perde R-COO - Ânion R-NH 2 - ganha + R-NH 3 Cátion Ligações Interatômicas e Intermoleculares Primárias: 1 Ligação Iônica Um átomo cede e o outro recebe elétrons. A transferência é completa. Ex.: NaCl, onde o Na cede elétron (ficando cátion Na + ) e o Cl recebe elétron (ficando ânion Cl - ). São ligações abertas, facilmente desfeitas em soluções pela interação com outros íons; formam as falsas moléculas. No sangue e fluidos biológicos as falsas moléculas como NaCl, KCl e Na 2 HPO 4 existem na forma dos íons em equilíbrio dinâmico: Na +, Cl -, K +, HPO 4 = etc. 2 Ligação Covalente Cada átomo cede e recebe o mesmo número de elétrons. Os átomos e a molécula formada continuam neutros; formam as moléculas verdadeiras. Ex.: água, uréia, glicídios, lipídeos, aminoácidos, hormônios, maioria dos compostos orgânicos, medicamentos etc.

3 3 Ligação Mista Existe troca de elétrons, mas um dos átomos é mais eletrofílico e cede menos o seu elétron. Conseqüentemente, este átomo fica mais eletronegativo e o outro mais eletropositivo. A molécula formada fica polarizada com uma parte mais eletronegativa e a outra mais eletropositiva. É chamada de iônica parcial ou covalente parcial. Exemplos de ligações nos sistemas biológicos: Ligações iônicas: transporte transmembrana de íons é necessário que os íons estejam livres para a célula. Ligações covalentes: moléculas que formam as células ou aquelas que devem se manter íntegras para exercer suas funções biológicas (enzimas, polipeptídeos etc.). Ligações mistas: substratos de enzimas e moléculas do metabolismo energético devem ser desfeitas com mais facilidade. Força de uma ligação molecular: é a força que se deve fazer para quebrar uma ligação, pois foi a força necessária para juntar as duas partes do sistema. Energia de uma ligação molecular: é a quantidade de energia que deve ser fornecida ao sistema para quebrar a ligação, pois foi a quantidade de energia que o sistema perdeu quando se ligou (entropia). Essa energia para quebrar a ligação em geral é fornecida por outra molécula, calor ou campo elétrico. Quantificação de Moléculas: 1 Átomo-grama e molécula-grama Mol Átomo-grama: massa do átomo expressa em gramas Molécula-grama (Mol): massa da molécula expressa em gramas.

4 Para determinar o Mol de uma substância, somamos a massa dos átomos que a constitui: Exemplos: a) Quantos gramas têm um mol de água? H 2 O: 2 átomos de H e 1 átomo de O Massa atômica do H: 1g Massa atômica do O: 16g Logo, 2x1 + 1x16 = 18 gramas Assim, 18 gramas de água representam uma molécula-grama (um mol) = 18g/mol b) Determine o valor do mol de NaCl: Massa atômica do Na: 23g Massa atômica do Cl: 35,5g Logo, ,5 = 58,5g/mol c) Determine o valor do mol de Na 2 SO 4 : Massa atômica do Na: 23g Massa atômica do S: 32g Massa atômica do O: 16g Logo, 2x x16 = 142 g/mol d) Qual o peso molecular da glicose (C 6 H 12 O 6 )? Massa atômica do C: 12 Massa atômica do H: 1 Massa atômica do O: 16 Logo, 6x x1 + 6x16 = 180 g/mol e) Calcule o mol de Na 2 HPO 4. 7 H 2 O Massa atômica do Na: 23 Massa atômica do H: 1 Massa atômica do P: 31

5 Massa atômica do O: 16 Logo, 2x23 + 1x1 + 1x31 + 4x16 + 7x18 = 268g/mol Número de moles (n) de uma quantidade qualquer de substâncias é dado pela relação: n = massa em gramas / gramas por mol. Exemplo: Quantos moles representam 117 g de NaCl? n = 117 / 58,5 onde n = 2 moles Quantos moles valem 18g de glicose? n = 18 / 180 onde n = 0,1 mol 2 Número de Avogrado Cada mol de uma substância possui um número fixo de partículas: 6,02 x Assim, 2 g de H 2, 18 g de H 2 O, 142 g de Na 2 SO 4, 58,5g de NaCl, 180g de C 6 H 12 O 6 possuem o mesmo número de partículas cada : 6,02 x Biomoléculas Conceito: moléculas de estrutura e função peculiar, capazes de desempenhar tarefas indispensáveis aos seres vivos e sintetizadas natural ou laboratorialmente. a) Glicídeos: açúcares, sacarídeos, hidrocarbonetos ou carbohidratos. Têm fórmula geral: (CH 2 O)n, onde: Monossacarídeos: unidades simples, monômeros. Oligossacarídeos: duas a 10 unidades, oligômeros

6 Polissacraídeos: mais de 10 unidades até milhões, polímeros. Funções biológicas: armazenamento de energia como cobustível de fácil e pronta utilização. Formação de células Participam da formação de outras moléculas para aumentar solubilidade (glicoproteínas, glicolipídeos e nucleotídeos). b) Lipídeos: gorduras ou óleos, praticamente insolúveis em água (hidrofóbicas), ricas em C e H. Em geral estão associados a glicídeos e protídeos. Funções biológicas: Estrutura da membrana celular Combustível para reações biológicas Proteção de superfícies corporais Processos imunológicos c) Protídeos: proteínas, possuem C, H, O e N e possivelmente S, P, Fé, Zn, Mn. As proteínas são formadas pelo conjunto de aminoácidos. Funções biológicas: Catalisadores enzimáticos Depósito de energia Transporte Contração muscular Processos imunológicos Manutenção de estruturas d) Nucleotídeos: são moléculas formadas de fosfato, glicídeos e bases púricas ou pirimídicas. O DNA e RNA são moléculas que armazenam e transmitem informação sobre: Caracteres genéticos Sinetes de proteínas Diferenciação celular

7 e) Outras: Vitaminas, hormônios, coenzimas etc.