Átomos – Moléculas – Íons – Biomoléculas Estrutura da Matéria

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 10-10m e o núcleo tem 10-14m
Ou seja, o núcleo é 10.000 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.
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
Cl
Na
R-COOH
R-NH2
ganha
perde
-
perde
ganha
Carga
resultante
ClNa+
R-COOR-NH3+
Nome
Ânion
Cátion
Ânion
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 Na2HPO4 existem na forma dos íons em equilíbrio dinâmico: Na+,
Cl-, K+, HPO4= 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 – 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.
Para determinar o Mol de uma substância, somamos a massa dos
átomos que a constitui:
Exemplos:
a) Quantos gramas têm um mol de água?
H2O: 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, 23 + 35,5 = 58,5g/mol
c) Determine o valor do mol de Na2SO4:
Massa atômica do Na: 23g
Massa atômica do S: 32g
Massa atômica do O: 16g
Logo, 2x23 + 32 + 4x16 = 142 g/mol
d) Qual o peso molecular da glicose (C6H12O6)?
Massa atômica do C: 12
Massa atômica do H: 1
Massa atômica do O: 16
Logo, 6x12 + 12x1 + 6x16 = 180 g/mol
e) Calcule o mol de Na2HPO4.7 H2O
Massa atômica do Na: 23
Massa atômica do H: 1
Massa atômica do P: 31
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 1023
Assim, 2 g de H2, 18 g de H2O, 142 g de Na2SO4, 58,5g de NaCl,
180g de C6H12O6 possuem o mesmo número de partículas cada :
6,02 x 1023.
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: (CH2O)n, onde:
Monossacarídeos: unidades simples, monômeros.
Oligossacarídeos: duas a 10 unidades, oligômeros
Polissacraídeos: mais de 10 unidades – até milhões, polímeros.
Funções biológicas:
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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:
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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:
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Catalisadores enzimáticos
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Depósito de energia
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Transporte
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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:
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Caracteres genéticos
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Sinetes de proteínas

Diferenciação celular
e) Outras: Vitaminas, hormônios, coenzimas etc.