¿Qué es una molécula? – Estructura y modelos

Moléculas

¿Alguna vez ha llamado al agua ‘H2O’? Esa es una molécula . Cuando dos átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno (O) están unidos entre sí, forman una molécula de agua.

Con solo tres átomos, es una de las moléculas más pequeñas de las que escuchará en biología. Otros, como el ADN, están compuestos por muchos, muchos, muchos átomos. Pero más sobre esos en un minuto.

Juntando moléculas

Modelo de cafeína de bola y palo

La forma en que a veces se dibujan las moléculas (como la molécula de cafeína de arriba), parece que se construyeron con mondadientes y gomitas. Eso no está muy lejos de la verdad; los estudiantes y científicos a menudo construyen moléculas a partir de kits para ayudarlos a comprender la forma de una molécula.

Piense en cada pastilla de goma como un átomo . Las gomitas vienen en diferentes sabores, y los ‘sabores’ de los átomos se llaman elementos , como en la Tabla Periódica de los Elementos. Probablemente reconozca algunos nombres de elementos, como oro, helio y arsénico.

En biología, estudiamos moléculas que se componen principalmente de los elementos carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Cuando una molécula contiene carbono, decimos que la molécula es orgánica . El campo de la química orgánica incluye estas moléculas biológicas, además de otras como el petróleo (piense en el petróleo y la gasolina) que son principalmente carbono e hidrógeno.

Cautiverio

Los átomos se conectan a otros átomos formando enlaces con ellos. En nuestro ejemplo de pastilla de goma, los mondadientes representan enlaces. El carbono puede formar cuatro enlaces, mientras que el hidrógeno sólo puede formar uno, el oxígeno puede formar dos y el nitrógeno puede formar tres o, a veces, cuatro. (¿Por qué? Debido a la cantidad de electrones que ‘pertenecen’ a cada átomo. Consulte nuestras clases de química para obtener más información).

Todos los enlaces en los que estamos pensando aquí son enlaces covalentes . Esto significa que los átomos están realmente pegados entre sí: no verá hidrógenos flotando en una molécula de agua.

Existe otro tipo llamado enlace iónico , que ocurre cuando los átomos con carga positiva y negativa se atraen entre sí; piense en la sal, también conocida como cloruro de sodio. El sodio (positivo) cuelga con cloruro (negativo) en los cristales del salero. Pero debido a que no existe un enlace covalente que mantenga juntos el sodio y el cloruro, pueden flotar o disolverse en agua.

Dibujar moléculas

Hay diferentes formas de representar una molécula, según las propiedades que desee mostrar.

Modelo de bola y palo

Un modelo de bola y palo se parece a las gomitas y palillos de los que hemos estado hablando. Normalmente, los átomos de carbono se muestran como bolas negras, nitrógeno en azul, rojo oxígeno y blanco hidrógeno. Verá estos modelos cuando quiera estudiar la forma exacta de la molécula y cómo se conectan los átomos entre sí.

Modelo que llena el espacio

Modelo de llenado de espacio de H2O

Un modelo que llena el espacio parece manchas pegadas y representa (más o menos) la cantidad de espacio que ocupan los átomos y sus nubes de electrones. Arriba hay un modelo que llena el espacio de nuestro amigo H2O. Puede ver este tipo de modelo cuando aprenda cómo las moléculas interactúan entre sí y cómo encajan.

Dibujo de ángulo de línea

Dibujo de ángulo de línea de una molécula de cafeína

Cuando lee sobre moléculas pequeñas, especialmente drogas, es posible que vea dibujos de ángulos de línea. Estos muestran la estructura de una molécula, menos los detalles. Se entiende que los carbonos existen en cualquier lugar donde una línea se doble o termine. Los hidrógenos no se extraen. Una vez que se acostumbre a ver estos dibujos, son una forma sencilla de comprender la forma de una molécula, como un fármaco. (El dibujo de ángulo de línea de arriba es la misma molécula, cafeína, que nuestra imagen anterior).

Modelos de gota o cinta

ADN representado en un modelo de cinta

Las moléculas muy grandes, como el ADN y las proteínas, a veces se dibujan como manchas o cintas. En este caso, no se espera que preste atención a la estructura exacta o al número de átomos, solo a la forma general de la molécula.

Pequeñas, medianas y macromoléculas

El agua es una molécula diminuta, formada por solo tres átomos. Las moléculas pequeñas algo más grandes están formadas por unas pocas docenas de átomos. Muchos medicamentos, hormonas y nutrientes entran en esta categoría, como la aspirina, cafeína, testosterona, azúcares y vitamina C.

Las macromoléculas (macro significa grande) están formadas por muchas moléculas más pequeñas unidas; por ejemplo:

• Las proteínas son cadenas de aminoácidos.
• La fibra, el almidón e incluso la quitina (la materia de la que están hechas las cáscaras de los insectos) son cadenas de azúcares.
• El ADN está compuesto de azúcares, grupos fosfato y las bases de moléculas pequeñas denominadas A, T, G y C.
• Las macromoléculas pueden ser enormes: cada cromosoma de su ADN contiene millones de átomos.

Resumen de la lección

Las moléculas están hechas de átomos; los diferentes «sabores» de los átomos se denominan elementos. En biología, nos interesan principalmente las moléculas orgánicas, hechas con carbono unido covalentemente a otros elementos comunes como oxígeno, nitrógeno e hidrógeno.

Las moléculas varían en tamaño, desde pequeñas como el agua (¡solo tres átomos!) Hasta macromoléculas como el ADN (miles de millones de átomos). Los alimentos, los medicamentos y las hormonas están hechos de moléculas.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya leído la lección, debe sentirse preparado para:

• Definir átomos, elementos y moléculas.
• Diferenciar entre enlaces iónicos y covalentes.
• Describe las diferentes formas de dibujar moléculas.
• Identificar ejemplos de moléculas pequeñas y macromoléculas.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador