Moléculas y
macromoléculas
Introducción:
El atomo es la unidad mas pequeña posible de un elemento
químico. En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra
'atomo' se empleaba para referirse a la parte de materia
mas pequeño que podía concebirse. Esa
'partícula fundamental', por emplear el término moderno
para ese concepto, se consideraba indestructible. De hecho, atomo
significa en griego 'no divisible'. El conocimiento del tamaño
y la naturaleza del atomo avanzó muy lentamente a lo largo de los
siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre él.
Cuando los atomos se conectan por fuerzas de atracción llamados
enlaces dan como consecuencia las moléculas.
Este trabajo da a conocer las moléculas, los diferentes tipos, las
macromoléculas y los cristales.
Las moléculas
En química, se llama moléculas a las partículas neutras
formadas por un conjunto estable de, al menos, dos atomos enlazados
covalentemente.
Casi toda la química organica y buena parte de la química
inorganica se ocupan de la síntesis y reactividad de
moléculas y compuestos moleculares. La química física y,
especialmente, la química cuantica también estudian,
cuantitativamente, en su caso, las propiedades y reactividad de las
moléculas. La bioquímica esta íntimamente
relacionada con la biología molecular, ya que ambas estudian a los seres
vivos a nivel molecular. El estudio de las interacciones específicasentre
moléculas, incluyendo el reconocimiento molecular es el campo de estudio
de la química supramolecular. Estas fuerzas explican las propiedades
físicas como la solubilidad o el punto de ebullición de un
compuesto molecular.
Las moléculas rara vez se encuentran sin interacción entre ellas,
salvo en gases enrarecidos. Así, pueden encontrarse en redes
cristalinas, como el caso de las moléculas de H2O en el hielo o con
interacciones intensas pero que cambian rapidamente de direccionalidad,
como en el agua líquida. En orden creciente de intensidad, las fuerzas
intermoleculares mas relevantes son: las fuerzas de Van der Waals y los
puentes de hidrógeno. La dinamica molecular es un método
de simulación por computadora que utiliza estas fuerzas para tratar de
explicar las propiedades de las moléculas.
Tipos de moléculas
Las moléculas se pueden clasificar en
• Moléculas discretas, constituídas por un número
bien definido de atomos, sean estos del mismo elemento (moléculas
homonucleares, como el dinitrógeno o el fullereno) o de elementos
distintos (moléculas heteronucleares, como el agua).
Macromoléculas o polímeros, constituídas por la
repetición de una unidad comparativamente simple -o un conjunto limitado
de dichas unidades- y que alcanzan pesos moleculares relativamente altos
La estructura molecular puede ser descrita de diferentes formas. La
fórmula químicaes útil para moléculas sencillas,
como H2O para el agua o NH3 para el amoníaco. Contiene los
símbolos de los elementos presentes en la molécula, así
como su proporción indicada por los subíndices.
Para moléculas mas complejas, como las que se encuentran
comúnmente en química organica, la fórmula
química no es suficiente, y vale la pena usar una fórmula
estructural, que indica graficamente la disposición espacial de
los distintos grupos funcionales.
Cuando se quieren mostrar variadas propiedades moleculares (como el
potencial eléctrico en la superficie de la molécula), o se trata
de sistemas muy complejos, como proteínas, ADN o polímeros, se
utilizan representaciones especiales, como los modelos tridimensionales
(físicos o representados por ordenador). En proteínas, por
ejemplo, cabe distinguir entre estructura primaria (orden de los
aminoacidos), secundaria (primer plegamiento en hélices, hojas,
giros), terciaria (plegamiento de las estructuras tipo
hélice/hoja/giro para dar glóbulos) y cuaternaria
(organización espacial entre los diferentes glóbulos).
Las macromoléculas
Las macromoléculas son moléculas que tienen una masa molecular
elevada, formadas por un gran número de atomos. Generalmente se
pueden describir como la repetición de una o unas pocas unidades
mínimas o monómeros, formando lospolímeros.
A menudo el término macromolécula se refiere a las
moléculas que pesan mas de 10.000 dalton de masa atómica.
Pueden ser tanto organicas como inorganicas, y algunas de gran
relevancia se encuentran en el campo de la bioquímica, al estudiar las
biomoléculas. Dentro de las moléculas organicas
sintéticas se encuentran los plasticos. Son moléculas muy
grandes, con una masa molecular que puede alcanzar millones de UMAs que se
obtienen por las repeticiones de una o mas unidades simples llamados
'monómeros' unidos entre sí mediante enlaces
covalentes.
Forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals,
puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas y por puentes
covalentes
Por lo general, se analizan moléculas en el que el número de
atomos es muy pequeño, el cual consta de una masa molecular
relativamente pequeña, por ejemplo la molécula de la sal
común (NaCl) consta de solo dos atomos y la masa molecular
relativa es de 58. En cambio, existen muchas clases de moléculas que
poseen una composición mucho mas complicada, es decir, una gran
cantidad de atomos y un valor grande en su masa molecular; a esta clase
de composiciones se le denomina macromoléculas. Específicamente
una macromolécula tiene una cantidad mínima de 1000 y una masa no
menos de 10.000. Ademas los eslabones que unen la molécula no
conducen a variación en las propiedadesfísicas, si estos son
adicionados de manera complementaria. Por ejemplo la molécula del
polietileno, cuya masa molecular relativa es de 280.000 y consta de 20.000
eslabones de grupos CH2. Otro ejemplo es la molécula del acido
ribonucleico; consta de 124 eslabones que se repiten, conformados por 17 aminoacidos
diferentes. Su fórmula química es C575H901O193N171S12, su masa
molecular relativa es de 13.682. Los polímeros son sustancias
conformadas por macromoléculas.
Desde hacia un tiempo se denominaron a cierto grupo de moléculas los
coloides, en una época que no se conocía la existencia de la
macromolécula, los coloides tenían una apariencia gelatinosa
adhesiva, con una velocidad de difusión pequeña sin atravesar las
membranas, lo cual sucede lo contrario por ejemplo con la sal común que
se difunden muy bien y pasa a través de las membranas, estas sustancias
fueron llamadas cristaloides por su buena conformación estructural. En
lo sucesivo fue descubierto que en condiciones determinadas los cristaloides
podían adquirir un “estado coloidal”, si se lograba unir sus
moléculas en grupos y con una masa relativa baja. La agregación
de las moléculas de los cristaloides que conducen a la aparición
de las propiedades coloidales de sus moléculas, es por l
o general una
manifestación de las fuerzas de la valencia secundaria y el enlace de
los atomos en las macromoléculas es covalente.
