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UNIDAD TEMATICA II

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Gerardo Andino

on 6 March 2015

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UNIDAD TEMATICA II
COMPUESTOS DEL OXIGENO, CARBONO, NITRÓGENO, AZUFRE y FÓSFORO.
MINERALES DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA

CARBONO
NITROGENO
FOSFORO
MINERALES DE
IMPORTANCIA BIOLOGICA

CHANG (2002) “Química General” Editorial McGraw Hill. Capítulos XIII, XIV, XVIII, XVII.
WHITTEN, GAILEY Y DAVIS (2011) "Química General". 8va edición. Editorial McGraw Hill. Capítulos XV, XVI.
BLANCO, A (2000) "Química Biológica". Editorial Ateneo. Capítulo VII.
www.rama.com.ar/rama_neweb/ imagenes/evapora.gif
http://www.uned.es/pea-nutricion-y-dietetica-I/guia/index.htm
GALLEGO, ANA SASTRE (1999) “ Tratado de nutrición”. Ediciones Días de Santos. Capítulo 2.

BIBLIOGRAFIA
Reconocer la estructura y propiedades de los principales compuestos del oxígeno, carbono, nitrógeno, fósforo y azufre.

Reconocer los minerales de importancia biológica.


OBJETIVOS
ALÓTROPO: Diferentes formas del mismo elemento en el mismo estado físico.

El Oxígeno puede presentarse:

Como oxígeno molecular O2

B) Como su forma alotrópica: Ozono O3

C) Formando distintos compuestos según su estado de oxidación :

* Óxido, estado de oxidación -2
* Peróxido, estado de oxidación -1
* Superóxido, estado de oxidación -1/2

OXIGENO


Es un gas incoloro, inodoro e insípido, algo más denso que el aire y poco soluble en agua (sólo unos 0,04 g se disuelven en 1 litro de agua a 25 °C).

A) OXIGENO MOLECULAR

Los animales y el hombre necesitan un suministro constante de oxígeno, una interrupción breve puede ocasionar daños en el cerebro y hasta la muerte.

Es el segundo elemento en la ATMÓSFERA (21%).

H2O + hv → ½ O2 + H2

El O2 se forma por fotólisis del H2O, formándose H2 y O2:

La reacción es reversible y el curso de la misma depende de la presión parcial de oxígeno (PO2) en el medio.
Un aumento de la PO2 desplaza la reacción hacia la derecha (formación de oxiHb), mientras que una disminución de PO2 la desplaza hacia la izquierda.

Hb + 4 O2 ----> Hb(O2)4

Debido a su baja solubilidad en agua sólo el 3 % del oxígeno en la sangre se
encuentra disuelto. El 97 % se transporta unido al Fe 2+ de los grupos hemo de la hemoglobina dando como producto la OXIHEMOGLOBINA (OxiHb):

La Hb sin oxígeno se denomina DESOXIHEMOGLOBINA.

El O2 se une a la Hb en los pulmones, viaja por la sangre arterial hasta los
tejidos donde se separa de la Hb.

Cada gramo de Hemoglobina (Hb) transporta 1,34 ml de oxígeno.
La sangre de un adulto normal contiene en promedio 15 gr/dl de Hb, por lo
tanto cada dl de sangre transporta alrededor de 20 ml de oxigeno (como oxiHb)

El oxígeno puede ser tóxico a elevadas presiones parciales.
Sólo cuando el hierro del hemo está al estado ferroso (ferrohemo), la hemoglobina puede cumplir con su función de transporte de O2.

Si el hierro se oxida a férrico, el hemo se convierte en hematina o ferrihemo y la hemoglobina se transforma en METAHEMOGLOBINA, incapaz de transportar oxígeno.

La reacción química global de la respiración celular es la siguiente:

C6 H12 O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energía (ATP)

En el PROCESO DE LA RESPIRACIÓN, el oxígeno actúa como aceptor final para los electrones retirados de los átomos de carbono de los alimentos. El producto es AGUA.
hv + clorofila
Ecuación básica de la fotosíntesis:

6 CO2 + 6 H2O -> C6H12O6 + 6 O2

www.rama.com.ar/rama_neweb/ magenes/evapora.gif

En el proceso de la FOTOSÍNTESIS, el CO2, el H2O y la energía lumínica son
tomadas por las plantas fotosintéticas para producir O2 e HIDRATOS DE CARBONO.
Por cada molécula de oxígeno utilizada en la respiración celular, se libera una molécula de dióxido de carbono.

Inversamente, por cada molécula de dióxido de carbono absorbida en la fotosíntesis, se libera una molécula de oxígeno.
ALÓTROPO: Diferentes formas del mismo elemento en el mismo estado físico.

Es una variedad alotrópica del oxígeno que se encuentra libre en la atmósfera, posee un olor característico, es mas pesado que el oxígeno y más soluble en agua. Se utiliza para purificar ambientes como desinfectante.

Existe en una pequeña cantidad en el aire debido a descargas eléctricas, radiaciones uv,

B) OZONO: O3
O2 (g) + hv -----> 2 O.(g) (paso 1: ocurre 1 vez)

2 (O. (g) + O2 -----> O3 ) (paso 2: ocurre 2 veces)
3 O2 (g) + hv -----> 2 O3(g) (Reacción neta)

El ozono se encuentra formando una capa en la atmósfera, bloqueando la radiación ultravioleta que proviene del sol.

El ozono es producido por ruptura homolítica con producción de radicales libres (átomos eléctricamente neutros con un electrón desapareado)

C) Formando distintos compuestos según su estado de oxidación :
* Óxido, ión O2− estado de oxidación -2
* Peróxido, ión O22− estado de oxidación -1
* Superóxido, ión O2− estado de oxidación -1/2

El oxígeno es el elemento más abundante en masa en la CORTEZA TERRESTRE (la mayor parte como silicatos) y en los OCÉANOS (como agua).

Casi todos los elementos químicos, menos los gases inertes, forman compuestos con el oxígeno.

En la atmósfera se encuentra como O2 (21 %), CO2 y en menor proporción en otras moléculas como CO, O3, NO2, NO, SO2, etc.

Es un antiséptico general.
Su mecanismo de acción se debe a sus efectos oxidantes: produce OH y radicales libres que atacan una amplia variedad de compuestos orgánicos (entre ellos, lípidos y proteínas que componen las membranas celulares de los microorganismos).

La enzima catalasa presente en los tejidos degrada rápidamente el peróxido de hidrógeno, produciendo oxígeno.

El PERÓXIDO DE HIDRÓGENO (H2O2)
También conocido como AGUA OXIGENADA es un líquido altamente polar, ligeramente más viscoso que el agua.

A temperatura ambiente es un líquido incoloro con sabor amargo.

Algunos compuestos importantes del C son:
* CO2
* CO
* H2CO3 / HCO3-

Se encuentra abundantemente en la naturaleza en estado libre o combinado en particular con H, N y O formando parte de sustancias orgánicas de los seres vivos.

CARBONO (C)

DIAMANTE (cristales transparentes, duros)

y AMORFO (negro, frágil, carbones)

GRAFITO (láminas hexagonales grises, blando)

Se diferencian en color, dureza, densidad, conductibilidad eléctrica, pero son todos sólidos insolubles.

Libre se lo encuentra en tres estados alotrópicos:

El carbono con el oxigeno se combinan para dar DIÓXIDO DE CARBONO, que forma parte del aire atmosférico (0,03 %).
Se produce por la combustión y también en procesos biológicos:

DIOXIDO DE CARBONO
R-NH2 + CO2 -> R-NH-COO + H+
Aproximadamente el 5 % del total de CO2 transportado en la sangre se combina con la hemoglobina de la sangre dando CARBAMINOHEMOGLOBINA

A elevadas temperaturas por combustión incompleta del carbono se forma MONÓXIDO DE CARBONO, gas venenoso e inodoro que puede producir la muerte en pocas horas.

CO
La afinidad del monóxido de carbono por la hemoglobina, es 210 veces mayor que la del oxígeno, por lo que la hemoglobina no puede oxidarse y ceder a los tejidos oxígeno necesario para los procesos biológicos, produciendo asfixia.

Hb + CO -> COHb

Su alta toxicidad es debida a que se combina con la hemoglobina de la sangre dando CARBOXIHEMOGLOBINA, de color rojo cereza.

CO2 + H2O -> H2CO3 -> HCO3 + H+
ÁCIDO CARBÓNICO
El CO2 formado en el metabolismo celular difunde hacia la sangre donde se combina, en una reacción reversible, con agua para formar ácido carbónico, un ácido muy inestable que se descompone, en una reacción reversible, en bicarbonato y protón.

El H2CO3 es anfótero, es decir que puede comportarse, en determinadas circunstancias, como ácido y como base,

es decir …
aceptando protones, cuando actúa como base




o cediendo protones, cuando actúa como acido

ÁCIDO CARBÓNICO
Esta capacidad de ceder o tomar protones, permite que este ácido en sangre pueda amortiguar el pH de la misma. Decimos que el ácido carbónico y su anión bicarbonato conforman un par buffer.

El pH sanguíneo oscila entre 7.35 y 7.45.

ÁCIDO CARBÓNICO
Algunos compuestos importantes del N:

OXIDO DE NITRÓGENO
DIÓXIDO DE NITRÓGENO
ACIDO NÍTRICO

N

N

Representa el 78 % en volumen de la atmósfera

Es un gas incoloro, inodoro e insípido a temperatura ambiente.
El fuerte enlace triple covalente que mantiene unido a los átomos de la molécula de nitrógeno hace que sea casi no reactivo.

NITRÓGENO

El NO es muy reactivo porque tiene un electrón desapareado.
En presencia de O2 se combina para formar

Cuando las moléculas de N2 y O2 colisionan en las cercanías de un
relámpago producen NO

DIÓXIDO DE NITRÓGENO NO2 (+IV)
OXIDO DE NITRÓGENO (+II)
El ácido nítrico contribuye a la formación de la llamada LLUVIA ÁCIDA, uno de los más serios problemas de contaminación en todo el mundo.

3 NO2 (g) + H2O (l) 2 HNO3(aq) + NO (g)

El NO2 es un gas café amarillento sumamente tóxico con un olor sofocante.
Es responsable de la niebla marrón rojiza suspendidas sobre muchas ciudades urbanas.

DIÓXIDO DE NITRÓGENO NO2 (+IV)
www.oni.escuelas.edu.ar

La precipitación normal, es ligeramente ácida (pH alrededor de 5,6), por la presencia de ácido carbónico, resultado de la combinación del CO2 del la atmósfera con el vapor de agua.

Cuando la lluvia tiene un pH inferior a 5,6 se considera LLUVIA ACIDA.
Los principales compuestos que producen lluvia ácida son los óxidos de nitrógeno y de azufre, que rápidamente reaccionan con el agua para formar ácidos como el nítrico y el sulfúrico.
LLUVIA ACIDA
El FÓSFORO BLANCO está constituido por moléculas tetraédricas discretas (P4).
Es una sustancia muy tóxica que en alguna época se utilizó en la fabricación de fósforos, pero luego, por su toxicidad, se sustituyó por trisulfuro de tetrafósforo, (P4S3).

Es un elemento abundante en la corteza terrestre, existe en diferentes formas alotrópicas.
Los alótropos más comunes del fósforo se distinguen por sus colores: blanco y rojo.

FÓSFORO
300 °C

nP4 (P4)n

Cuando el P4 se calienta a 300 °C en ausencia de aire se convierte en FÓSFORO ROJO (P4)n, de estructura polimérica, más estable y menos volátil.

FÓSFORO

El fósforo es un elemento esencial para todos los sistemas vivos como componente de las moléculas portadoras de energía como el ATP y también de los nucleótidos de DNA y RNA.

www.autin.com.br

En el ser humano adulto el 80% del fósforo se localiza en el sistema esquelético (cristales de hidroxiapatita Ca5(PO4)3(OH)), el porcentaje restante en plasma y en las células.

Otros compuestos del S:

Dióxido de azufre
Trióxido de azufre
Ácido sulfúrico

Existe predominantemente como S8 y como sulfuros metálicos, tales como:

Galena: PbS
Pirita de hierro: FeS2 y
Cinabrio: HgS

AZUFRE
El SO2 se oxida lentamente a trióxido de azufre por el oxígeno del aire.

S8 (s) + 8 O2 (g) 8 SO2 (g)

TRIOXIDO DE AZUFRE (SO3) (+VI)

2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3(l)

Es un gas incoloro, venenoso y corrosivo, con un olor muy irritante.
Se produce por combustión del azufre, por ejemplo al quemar carbón que contiene azufre.

DIOXIDO DE AZUFRE (SO2) (+IV)
SO3(l) + H2O (l) → H2SO4 (l)

El SO3 se combina con la humedad del aire para formar un ácido
fuerte y corrosivo, el H2SO4

Es un líquido incoloro, inodoro de aspecto aceitoso, denso.

Se disocia en dos etapas por ser diprótico, pudiendo dar sales
neutras y ácidas

H2 SO4

ACIDO SULFURICO

Aproximadamente el 4 % del peso corporal está compuesto por elementos llamados Minerales.

Los minerales son elementos químicos simples cuya presencia e intervención es imprescindible para la actividad de las células.

Según las cantidades de minerales necesarias para el organismo de distinguen:

* Los MACROELEMENTOS están presentes en mayor proporción en los tejidos. Un adulto normal necesita más de 100 mg al día.

* Los MICROELEMENTOS, OLIGOELEMENTOS, ELEMENTOS TRAZA o VESTIGIALES, están presentes en menor proporción en los tejidos. Un adulto normal necesita menos de 100 mg al día.

CALCIO
FÓSFORO
POTASIO
SODIO
CLORO
MAGNESIO
AZUFRE

Macroelementos

COBRE
YODO
MANGANESO
ZINC
COBALTO
MOLIBDENO
FLUOR
SELENIO
HIERRO
CROMO

OLIGOELEMENTOS

Las presentaciones son simplemente orientativas acerca de los contenidos desarrollados.
Las mismas deben ampliarse con la bibliografía sugerida por los docentes
https://prezi.com/5aeze4p1uchi/unidad-tematica-ii/
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