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COMPOSIO QUMICA DA CLULA

Elementosqumicos

CompostosqumicosOrganitosClula

MitocndriasRibossomasAp. de GolgiLisossomas

Peroxissomasetc.

guaSaisProtenasLpidosCarbohidratosAc. NuclicosVitaminas

CHONCaMgetc.

A Qumica da Vida tem caratersticas particulares:

uma Qumica essencialmente Orgnica (asmolculas que tm na sua constituio carbono,designam-se molculas orgnicas.)

Baseia-se em reaes qumicas em soluo aquosa,numa estreita gama de temperaturas.

As molculas predominantes so polimricas.

As reaes qumicas so rigorosamentecontroladas no espao e no tempo.

Biooelementos- elementos que constituemaproximadamente 96% da massa dos seres vivos (C, H, O,N, S, P)

Oligoelementos- elementos qumicos essenciais aosseres vivos, encontrados em baixa concentrao masessenciais aos processos biolgicos ( Fe, Zn, Cu, etc).

Conceitos bsicos a rever:

Elemento- uma substncia que constituda apenas portomos com o mesmo nmero de protes no ncleo e nopode ser quebrada em nada mais simples.

tomo- a unidade mais pequena de um elemento quepossui as propriedades qumicas desse elemento.

Molcula- entidade eletricamente neutra constitudapor 2 ou mais tomos.

Sdio + cloro Cloreto de sdioAdaptado de www.ciadaescola.com.br/zoom/imgs/332/image005.jpg

Os tomos possuem um ncleo constitudo por protes (comcarga eltrica positiva) e neutres (eletricamente neutros),rodeados por uma nuvem eletrnica constituda poreletres (com carga eltrica negativa).

Exceo: o tomo de hidrognio que possui apenas umproto e um eletro.

CONSTITUIO DO TOMO

Proto carga 1+

Neutro carga 0

Eletro carga 1-

Carga no ncleo= n de protes

O tomo no tem carga, porque o n de protes igual ao n de eletres.

As partculas fundamentais

As antigas partculas fundamentais no so na verdade

elementares pois delas surgiram vrias outras partculas

que so importantes e de comprovao cientfica.

Alm de protes, neutres e eletres existem tambm:

Positro

Neutrino

Meso

Etc.

Nmero atmico, representado pela letra Z

= carga positiva do seu ncleo atmico

= n de protes do tomo

Cada elemento tem um Z nico, que o permite identificar

Nmero de massa (A)= n protes (Z) + n neutres (N)

Istopos tomos de um dado elemento com o mesmonmero de protes, mas com nmeros de massa diferentes,devido a diferentes nmeros de neutres

1H hidrognio; 2H deutrio e 3H trtio12C, 13C e 14C35Cl e 37Cl

Na natureza, a maioria dos elementos encontrada comouma mistura de istopos, em percentagens bem definidas.35Cl /37Cl 3:1

Os istopos tm idnticas propriedades qumicas maspodem ter propriedades fsicas diferentes.12C- diamante sinttico para utilizao em cabos de fibraptica com boa conduo de calor13C- identificao estrutural de compostos14C- datao de fsseis, documentos antigos etc.

Plantas C4 : ratio baixo 13C/12C Plantas CAM: intermdio 13C/12C

Plantas C3: ratio elevado 13C/12C

O CO2 atmosfrico contm as seguintes %s de istopos: 98.9% 12C, 1.1% 13C e 0.000 000 000 1% 14C

As plantas descriminam entre 12C e 13C

Aplicaes:

Identificao do tipo de acar adicionado (cana ou

beterraba) em bebidas como sumos, brandies;Identificao da origem de bebidas, tais como a cerveja

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Datao por carbono 14C t1/2 = 5730 anos

Excelent e para dataesde material orgnico entre entre 0-40,000 anos

14C continuamenteproduzido mesmavelocidade .

Durante a vida os nveisde 14C levels permanecemconstantes, s descendoquando se d a morte.

necessrio calibraopara dataes precisas.

Nitrogen-14 Carbon-14

Cosmic radiation

Neutron capture

14C is absorbed along with 12C and 13C into the tissue of living organisms in a fairly constant ratio

Soil

Beta decayCarbon-14 Nitrogen-14

When an organism dies 14C converts back to 14N by beta decay

Istopo Aplicao biomdica

15P32 Olhos, fgado, tumores

38Sr87 Ossos

53I131 Tiride

11Na24 Sistema circulatrio

26Fe59 24Cr51 Glbulos vermelhos

Aplicaes: Istopos usados como marcadores

Imagens in vivo de absoro de [I123]-altropano, para detectar doena de Parkinson

Imagens in vivo de absoro de [I131] para detectar problemas de tiride

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Datao con Sr: cincia forense

Setembro 2001, o tronco de um rapaz de 5 anos apareceuno tamisa

Suspeitou-se de um ritual Contedo dos intestinos

sugeriram envenenamento e RU como o local

O ratio 87Sr/86Sr era elevado nveis Pre-Cambrian

A polcia procurou parentes em zonas rurais entre Benin City Ibadan, Nigeriafoi feita umadeteno em Dec 2003

20 Ca42 21 Sc42

Isbaros: tomos que apresentam valores diferentespara o nmero atmico e mesmo nmero de massa.

Apresentam propriedades qumicas e fsicas diferentes.

Istonos so tomos que diferem no nmero atmico e no nmero de massa, mas apresentam o mesmo nmero de neutres.

Exemplo: O Boro e o Carbono apresentam, cada um, 6 neutres

5 B11 6C12

As 3 partculas sub- atmicas tm massa, que expressa em unidades de massa atmica- u (dalton)

Massa (g) Massa(u)

Cargaelctrica

Eletro 9,1093897x10-28

0,000548572

-

Proto 1,6726430x10-24

1,0072725

+

Neutro 1,674954x10-24

1,008664

0

massa atmica n de massa

Massa atmica relativa MrA massa de um tomo muito pequena em relao unidade demedida em kg. definida em relao a um tomo dereferncia.

Por conveno 1/12 da massa de 2C a unidade de referncia = u.m.a. em fsica, dalton (Da) em biologia.

1 proto pesa 1,672643x10-24 g1 neutro pesa 1,674954x10-24g12C 6n+6p Massa= 1,9926604x10-23g

A Mr de um elemento a massa mdia dos tomos dos vrios istopos naturais de um dado elemento.

Massa de 3 35Cl: 3x 35u= 105 u

Massa de 1 37Cl: 1x 37u= 37 u

Massa os 4 tomos= 142 u

Massa do cloro da natureza: 142:4= 35.5 u

A massa de um tomo demasiado pequena para sermensurvel. Assim estabeleceu-se uma unidade decontagem que se designou mais tarde por n deAvogrado.

Os eletres so a chave para a formao de molculas

Conferem aos tomos as suas dimenses;

Estabelecem ligaes entre tomos;

So responsveis pelas ligaes intermoleculares como o caso das ligaes entre os slidos;

Contribuem para determinar as propriedades dasmolculas;

Estrutura eletrnica: entende-se o arranjo doseletres nos tomos, ou seja o nmero de eletres, ondepodem ser encontrados e que energia possuem.

Estrutura atmica e eletrnica

Evoluo do modelo atmico: John Dalton (1808): o tomo umaminscula esfera macia, impenetrvel,indestrutvel e indivisvel (modelo atmico dabola de bilhar).

Todos os tomos de um mesmo elemento qumico soidnticos: tomos de elementos diferentes possuem propriedades

diferentes entre si. tomos de um mesmo elemento possuem propriedades

iguais

Nas reaes qumicas, os tomos permanecem inalterados.Na formao dos compostos, os tomos entram empropores fixas 1:1, 1:2, 1:3, 2:3, 2:5 etc.*http://3.bp.blogspot.com/-8YCyKZI5eSE/Tssk5F9xuZI/AAAAAAAAAK8/A2S0RbS5WfM/s1600/Dalton.jpg

*

Joseph John Thomson (1887): otomo era como uma esfera de cargapositiva que continha corpsculos (eletres)de carga negativa distribudosuniformemente semelhana de um pudimde passas (modelo atmico do pudim depassas) .

Ernest Rutherford (1911)comprovou que o tomo eraconstitudo por um ncleo, de cargapositiva (onde se localizava quasetoda a massa do tomo), em torno doqual se distribuam os eletres decarga negativa (modelo planetrio)

*http://www.spirit-science.fr/Matiere/PhysiqueImag/1atome-thomson.jpg11

**https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/92/Rutherford_atom.svg/500px-Rutherford_atom.svg.png

*

**

Os eletres movem-se em rbitas circulares em torno doncleo atmico sem perder ou ganhar energia (rbitasestacionrias)Apenas algumas rbitas concntricas de raios e energiasdefinidas so permitidas ao movimento circular doseletres ao redor do ncleoQuando os eletres passam de uma rbita para outra, umquantum de energia absorvido ou emitido como foto, E =h.

Niels Bohr (1920):

Descobriu ainda que aspropriedades qumicas doselementos eram determinadaspela camada mais externa.

Ganho e perda de energia quantizada (Bohr adoptou os princpios de Max Planck).

Louis de Broglie (1923): props que o eletro no seumovimento circular em volta do ncleo estivesseassociado a um determinado comprimento de onda

Heisenberg (1927): natureza dupla, ondulatria ecorpuscular, da matria uma limitao fundamentalpara determinar a posio e o momento linear(velocidade) de cada partcula

Erwin Schrdinger (1926): props a equao de onda, que engloba o comportamento ondulatrio e corpuscular do eletro, cujas solues so os nmeros qunticos

Modelo Atmico Atual: mecnica quntica O tomo quase todo espao vazioDuas regies: Ncleo- protes e neutres Nuvem eletrnica- regio onde se pode encontrar

um eletroDescreve precisamente a energia dos eletres,enquanto a sua localizao dada em termos deprobabilidadeA regio onde mxima a probabilidade deencontrarmos um eletro denominada orbital

Nmeros qunticosDescrevem a localizao dos eletres num tomo

Existem 4 nmeros qunticos, n, l, ml e ms Principal: descreve o nvel de energia