UNIDAD I GENERALIDADES

1.6 ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

1.7 INTRODUCCIÓN A TIPOS DE ENLACES

1.8 TABLA PERIÓDICA

1.9 IMPORTANCIA DE LOS ISÓTOPOS EN LA BIOLOGÍA

En el átomo se puede

distinguir dos partes: el núcleo

y la corteza.

El núcleo es la parte central del

átomo y contiene partículas con

carga positiva, los protones, y

partículas que no poseen carga

eléctrica, es decir son neutras, los

neutrones. La masa de un protón

es aproximadamente igual a la de

un neutrón.

Todos los átomos de un elemento químico

tienen en el núcleo el mismo número de

protones. Este número, que caracteriza a

cada elemento y lo distingue de los

demás, es el número atómico y se

representa con la letra Z.

La corteza es la parte exterior del

átomo. En ella se encuentran los

electrones, con carga negativa.

Éstos, ordenados en distintos

niveles, giran alrededor del núcleo. La

masa de un electrón es unas 2000

veces menor que la de un protón.

Los átomos son eléctricamente

neutros, debido a que tienen igual

número de protones que de

electrones. Así, el número atómico

también coincide con el número de

electrones.

Isótopos

La suma del número de

protones y el número de

neutrones de un átomo

recibe el nombre de

número másico y se

representa con la letra A.

Aunque todos los átomos

de un mismo elemento se

caracterizan por tener el

mismo número

atómico, pueden tener

distinto número de

neutrones.

Llamamos isótopos a

las formas atómicas

de un mismo elemento

que se diferencian en

su número másico.

Para representar un

isótopo, hay que indicar el

número másico (A) propio del

isótopo y el número atómico

(Z), colocados como índice y

subíndice, respectivamente, a la

izquierda del símbolo del

elemento.

INTRODUCCIÓN A TIPOS DE ENLACES

Los átomos se unen entre sí para

formar moléculas mediante fuerzas de

enlace. Los tipos fundamentales de

enlace son el iónico, el covalente y el

metálico. A continuación se describen

cada uno de los tipos de enlace y sus

características principales.

Enlace iónico

El enlace iónico consiste en la atracción electrostática

entre átomos con cargas eléctricas de signo contrario.

Este tipo de enlace se establece entre átomos de

elementos poco electronegativos con los de elementos

muy electronegativos. Es necesario que uno de los

elementos pueda ganar electrones y el otro

perderlo, este tipo de enlace se suele producir entre un

no metal (electronegativo) y un metal (electropositivo).

Un ejemplo de sustancia con enlace iónico es el

cloruro sódico. En su formación tiene lugar la

transferencia de un electrón del átomo de sodio

al átomo de cloro.

Enlace covalente

Lewis expuso la teoría de que todos los elementos tienen

tendencia a conseguir configuración electrónica de gas noble (8

electrones en la última capa). Elementos situados a la derecha

de la tabla periódica ( no metales ) consiguen dicha

configuración por captura de electrones; elementos situados a

la izquierda y en el centro de la tabla ( metales ), la consiguen

por pérdida de electrones.

ENLACE METÁLICO

Los elementos metálicos sin combinar forman

redes cristalinas con elevado índice de

coordinación. Hay tres tipos de red cristalina

metálica: cúbica centrada en las caras, con

coordinación doce; cúbica centrada en el

cuerpo, con coordinación ocho, y hexagonal

compacta, con coordinación doce.

Sin embargo, el número de electrones de

valencia de cualquier átomo metálico es

pequeño, en todo caso inferior al número de

átomos que rodean a un dado, por lo cual no es

posible suponer el establecimiento de tantos

enlaces covalentes.

En el enlace metálico, los átomos se

transforman en iones y electrones, en

lugar de pasar a un átomo

adyacente, se desplazan alrededor

de muchos átomos. Intuitivamente, la

red cristalina metálica puede

considerarse formada por una serie

de átomos alrededor de los cuales los

electrones sueltos forman una nube

que mantiene unido al conjunto.

TABLA PERIÓDICA

La tabla periódica de los

elementos clasifica, organiza y

distribuye los distintos

elementos químicos, conforme

a sus propiedades y

características; su función

principal es establecer un orden

específico agrupando

elementos.

La IUPAC ( Unión Internacional de Química Pura y Aplicada)

recomienda actualmente que los grupos se designen en forma

consecutiva de izquierda a derecha, con números arábigos del 1

al 18, sustituyendo a la anterior nomenclatura con números

romanos y letras.

Los elementos que se encuentran en un mismo grupo

poseen propiedades similares y forman familias, algunas

con nombres particulares. Así, los elementos del grupo 1

se denominan metales alcalinos; los del grupo 2, metales

alcalinotérreos; los del grupo 17, halógenos; y los que

forman el grupo 18 se llaman gases raros, inertes o

nobles (aunque actualmente se prefiere esta última

denominación)

Hay 7 períodos con diferente número de

elementos, numerados del 1 al 7. En los

períodos 6 y 7, luego del lantano y el

actinio, los 14 elementos siguientes se

encuentran separados en 2 filas: los lantánidos

y los actínidos. El séptimo período se encuentra

aún incompleto y allí se van incorporando los

nuevos elementos descubiertos.

Isótopos

Cuando los átomos tienen el mismo número atómico pero diferente número

másico, se denominan isótopos. Enunciando en forma diferente, los isótopos

son átomos con el mismo número de protones, pero con cantidades diferentes

de neutrones en su núcleo. Así, el hidrógeno tiene tres isótopos con las

siguientes características:

IMPORTANCIA DE LOS ISÓTOPOS EN LA BIOLOGÍA

Aplicaciones de los isótopos a los sistemas

biológicos

En los trabajos sobre organismos vivos se

suele utilizar algunos isótopos no radiactivos

(estables) que se encuentran en pequeñas

proporciones en la naturaleza junto con los

isótopos normales, como el:

Sin embargo, son los radioisótopos o isótopos radiactivos los

que se utilizan con mucha frecuencia, no sólo en los sistemas

biológicos, sino también en la industria y agricultura. En

bioquímica la utilización de radioisótopos ha servido para seguir

el curso de las reacciones sin romper el delicado equilibrio de la

célula viva, para identificar los productos intermedios de las

trasformaciones y para conocer los mecanismos de los

procesos celulares. Se podría decir que muy pocos procesos se

han estudiado, a nivel molecular, en las células en que no se

hayan utilizado isótopos.

La edad de productos orgánicos puede determinarse mediante el

uso de radioisótopos. El C14 se produce continuamente en la

atmósfera al capturar los átomos de nitrógeno neutrones

procedentes de los rayos cósmicos. Este C14 se incorpora a las

plantas y al resto de los organismos vivos y la actividad del

radioisótopo comienza proporcionalmente a disminuir desde el

instante en que mueren. Por tanto, la actividad por gramo de

carbono residual es una medida del tiempo que han transcurrido

desde la muerte.

La utilización de isótopos radiactivos en medicina humana alcanza una relevancia

excepcional. En la siguiente tabla se resumen los radioisótopos más usados en

dicha ciencia y sus aplicaciones más frecuentes:

Isótopo Vida media Radiación emitida Aplicaciones

Na 2415 horas beta y gamma Estudios sobre la circulación sanguínea.

K 4212 horas beta Estudios sobre nutrición.

Ca 45165 días beta Estudios sobre nutrición

Fe 4945 días beta Estudio sobre eritrocitos

Co 605.3 años beta, gamma Radioterapia

I 9065 horas beta Radioterapia de la pituitaria

Tc 996 horas gamma Gammagrafías del cerebro y del corazón

I 12313 horas gamma Radioterapia de tiroides

I 1318 días beta y gamma Estudio de actividad de la tiroides

Una de las primeras aplicaciones de la radioterapia fue en el campo de la

dermatología, para destruir cánceres de crecimiento anormal de células de la

piel. El isótopo fósforo-32 es un emisor de rayos beta y en una solución de

Na332PO4 se sumergía un trozo de papel que después se aplicaba al área

que se quería tratar. El 24Na se utiliza para seguir el recorrido sanguíneo y

detectar posibles obstrucciones en el sistema circulatorio. Quizás una de las

aplicaciones más interesantes es la del 99Tc, que se usa como pertecnetato

sódico (NaTcO4).

El ion TcO4- no puede traspasar la barrera que ofrecen las células

normales del cerebro, mientras las células de tumores y de otras

anormalidades se vuelven permeables y el ion pertecnetato puede

entrar en el tejido y acumularse. Este hecho permite detectar fácilmente

los tumores cerebrales. El tecnecio radiactivo está resultando también

muy útil cuando se combina con otros elementos: con el

fósforo, formando pirofosfato tecnécico -Tc4(P2O7)7-, se acumula

selectivamente en el tejido óseo y con el azufre, principalmente, en el

hígado, médula ósea y bazo. El hierro-59 se utiliza para seguir la

génesis de los eritrocitos, porque la hemoglobina contiene hierro. El

yodo-131 es utilizado para comprobar el funcionamiento de la glándula

tiroides; el proceso es posible porque las hormonas tiroideas contienen

yodo.

REFERENCIAS

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciaci

on_interactiva_materia/curso/materiales/atomo/estr

uctura.htm

http://www.textoscientificos.com/quimica/enlaces-

quimicos

https://sites.google.com/site/eem418quimica/conce

ptos-relacionados/grupos-y-periodos

http://medicina.usac.edu.gt/quimica/atom/is_topos.

htm