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BIOLOGÍA
hidrógeno puede ingresar en la esfera de influencia de la capa externa de un átomo de oxígeno para compartir su electrón con éste. Al mismo tiempo, el átomo de oxígeno
comparte uno de sus electrones con el hidrógeno para completar los dos que necesita y llenar su capa externa. Si un
segundo átomo de hidrógeno repite este proceso, el oxígeno
tendrá ocho electrones y cada hidrógeno contará con dos
electrones. Con este mecanismo, dos átomos de hidrógeno
se unieron de modo covalente con uno de oxígeno para producir una molécula de agua, H2O (Fig. 2.2).
de electrones de un átomo a otro, hasta la situación apolar que se observa en casi todos los compuestos orgánicos, en los cuales los átomos participantes comparten de
modo equitativo un par de electrones.
De vez en cuando, un átomo puede compartir un
par de electrones con otro átomo o ion que no comparte
+
sus electrones. En la formación del ion amonio (NH 4 ),
una molécula de amoniaco (NH3) atrae un ion de hidrógeno (H') hacia un par de electrones del átomo de N, los
cuales no participan en la formación de enlaces covalentes con los hidrógenos que ya estaban presentes en ia
molécula. Este tipo de enlace, en el que la "goma" es un
par de electrones proveniente de uno de los átomos interactuantes, se llama enlace covalente coordinado. La
importancia química de este tipo de enlace n o difiere de
la de los enlaces covalentes ordinarios.
Las fuerzas gravitatorias (de atracción) que hay entre las moléculas se denominan fuerzas de van der
Waals. Dichas atracciones no provocan cambios químicos, pero son importantes en la generación de las propiedades físicas de los gases y los líquidos.
En biología tiene mayor importancia el puente de
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hidrógeno, en el cual un protón (H ) sirve de eslabón
entre dos moléculas o entre dos partes de una misma
molécula de gran tamaño. Aunque los puentes de hidrógeno son mucho más débiles que los enlaces covalentes
y no producen nuevas combinaciones químicas, tienen
una importante función en la generación de la estructura
tridimensional de macromoléculas como las proteínas y
los ácidos nucleicos. Los puentes de hidrógeno provocan
la asociación laxa de las dos cadenas polinucleotídicas
de la estructura de doble hélice del DNA. Asimismo, la
formación de puentes de hidrógeno entre moléculas
de agua adyacentes explica muchas de las propiedades
En muchas moléculas el enlace covalente no sólo
ocurre una vez (se comparte un solo par de electrones),
sino que pueden formarse dobles o triples enlaces en los
que se comparten dos y hasta tres pares de electrones.
Estos enlaces dobles y triples tienden a dar rigidez a la
posición de los átomos participantes. Esto es diferente de
lo que sucede con el enlace sencillo, el cual permite que
los átomos giren libremente en torno al eje formado por el
propio enlace.
EJEMPLO 4 El dióxido de carbono (CO2) es un compuesto en el que cada uno de los dos átomos de oxígeno
forma un enlace doble con un solo átomo de carbono (C), el
cual, en su estado libre, posee cuatro electrones en su capa
electrónica externa. En esta reacción se combinan dos electrones del átomo de carbono con dos del átomo de oxígeno
para formar un enlace doble, mientras que los dos electrones restantes de la capa externa del C se combinan con dos
de los de la capa externa de un segundo átomo de oxígeno
para formar otro enlace doble. Como se aprecia en la figura
2.3, en esta molécula el átomo de C posee un juego completo de ocho electrones en su capa más externa y cada uno de
los átomos de O también tiene ocho electrones en la suya.
Fig. 2.3
En muchos enlaces covalentes, el par de electrones está más próximo a uno de los átomos que al otro.
Esto imparte cierto grado de polaridad a la molécula.
Como los núcleos del oxígeno ejercen una atracción particularmente fuerte sobre los electrones, el agua se comporta como una molécula cargada o dipolo, con un
oxígeno negativo en un extremo y un hidrógeno positivo
en el otro. Se considera que las actividades de tales moléculas son de tipo polar y se dice que el enlace es covalente polar. Muchas de las propiedades del agua, incluso
su capacidad para ionizar otras sustancias, se basan en
esta polaridad de la molécula.
Cada tipo de molécula tiene propiedades de enlace
situadas en algún punto de la gama que va desde los enlaces completamente polares, formados por transferencia
del agua que son fundamentales para el mantenimiento de la vida.
Las propiedades químicas de los átomos se deben
en gran medida al número de electrones presentes en
sus capas electrónicas externas. Todos los átomos con
un electrón en sus capas externas se comportan de modo parecido, mientras que los dotados de un par de electrones en sus capas externas comparten otro conjunto de
propiedades químicas. Los átomos se pueden organizar
dentro de un cuadro basado en sus números atómicos
crecientes. Cada hilera empieza con un átomo que contiene un electrón en su capa externa y termina con uno
que posee una capa externa completa. Ese cuadro se
muestra en la figura 2.4 y se conoce como tabla periódica de los elementos. Las columnas de elementos tienen