El éxito de las uniones radica en las energías de enlace.
Los enlaces covalentes tienen energías de enlaces muy superiores a las energías
de los enlaces no covalentes que son menos energéticas.
Tipos de interacción.
Carga-carga
Se da entre dos partículas con carga neta positiva o
negativa. Las partículas con la misma
carga se repelen y las que tienen distinta carga se atraen. Este tipo de
interacción NO tiene dirección. Siguen la Ley de Coulomb.
F = (K · Q ·Q)/R^2
La presencia de agua modifica la forma de atracción de
las moléculas cargadas debido a que es un medio dieléctrico. El medio apantalla
la presencia de una partícula con respecto a la otra. Hay una variación gradual
con la distancia. Las interacciones dependen de la distancia entre las
partículas. Los bioquímicos no hablan de fuerzas sino de energías.
La Energía de interacción (U) es la necesaria para separar dos cargas que
están a una distancia r hasta el infinito. Cuanto menor es esta energía, menor
fuerza es la que se tiene que aplicar y por lo tanto menos estable. Esta
energía es inversamente proporcional a la distancia 1/R (variación gradual con la distancia). Este
tipo de interacción se produce con frecuencia entre grupos cargados de las
macromoléculas.
Ԑ:
cte dieléctrica. La del agua es 80 y la de una disolución orgánica entre 1 y 10.
Dipolo permanente-partícula cargada
(direccionalidad 1/rˆ2)
** Dipolo permanente: Hay moléculas que no tienen carga neta, son eléctricamente neutras, pero en
su geometría las cargas están distribuidas asimétricamente. Como consecuencia
de ello, los electrones se encuentran preferentemente en las proximidades del
átomo más electronegativo creando dos regiones o polos en una molécula. Un dipolo tiene un momento dipolar (µ) que es
un vector que va desde la carga negativa a la carga positiva. El momento
dipolar total es la suma de los momentos dipolares parciales. Ejemplo: El
monóxido de carbono es un dipolo permanente, tiene un triple enlace
Estas interacciones influyen en la solubilidad. La
energía de interacción es inversamente proporcional a 1/R^2
*Cuando hay más
de un enlace que genera esta diferencia de electronegatividad, hay un dipolo
en cada. La polaridad se compensa y la
molécula es neutra.
Dipolo permanente-dipolo permanente.
(direccionalidad, 1/rˆ3)
Se da entre dos moléculas con dipolo permanente. Tienen
direccionalidad ya que se tienen que acercar de una forma concreta. Esta
interacción es inversamente proporcional a 1/R^3. Es una interacción
más débil y menos energética que las demás.
Dipolo inducido-partícula cargada.
**Moléculas
sin momento dipolar permanentes pueden polarizarse en presencia de un campo
eléctrico.
Se induce un momento dipolar en una partícula neutra gracias a un agente
externo. Las moléculas apolares son las que se les puede inducir un dipolo. Por
ejemplo, el benceno. En el organismo: base nitrogenada, al fin y al cabo, es
aromático.
La energía necesaria para separar las interacciones
carga-dipolo inducido es inversamente proporcional a 1/R^4. Tienen
direccionalidad. Un ejemplo es el RNA en presencia de agua en el que las bases
nitrogenadas interaccionan con partículas del medio.
Dipolo inducido-dipolo permanente.
Surgen cuando una
molécula polar origina una distorsión en la nube de carga de una apolar,
creando un dipolo inducido. Entre el dipolo permanente y el inducido aparece
una débil fuerza atractiva. Tiene una direccionalidad inversa a 1/R^5. Ejemplo es el agua-
benceno.
Dipolo inducido-dipolo inducido
También conocidas
como fuerzas de dispersión o fuerzas de London. Surgen entre moléculas neutras
apolares.
Moléculas sin carga neta o momento dipolar
permanente pueden atraerse mutuamente y la primera provoca un dipolo en la otra
y ésta a la primera. La inducción progresa
hacia otras moléculas, en cadena, dando lugar a fuerzas atractivas débiles.
Tiene una direccionalidad inversamente proporcional a 1/R^6. Este tipo de
interacción es muy frecuente en el apilamiento de bases del DNA y en los
fosfolípidos que forman la bicapa lipídica, y en proteínas.
Fuerzas de Van der Waals
Es un tipo de interacción no covalente en las que SOLO
intervienen dipolos. Las fuerzas de Van der Waals agrupa a: DP-DP; DP-DI;
DI-DI. Las interacciones no covalentes son un equilibrio entre fuerzas de
atracción y de repulsión de moléculas eléctricamente neutras (tanto polares
como apolares). Tienen una direccionalidad inversamente proporcional a
1/R^12.
El radio de Van der Walls se define como la distancia a
la que se alcanza Rv o la distancia de máximo acercamiento entre átomos o
grupos de átomos por medio de interacciones no covalentes.
Pauling:
teoría moderna enlace covalente, electronegatividad, puentes dehidrógeno,
estructura enlace peptídico...
Enlace de hidrógeno.
Interacción entre un hidrógeno unido covalentemente a un
grupo donador que aporta un par de electrones libres. El grupo aceptor es el
Hidrógeno y el grupo donador es el grupo químico que posee átomos con pares de
electrones sin compartir.
La capacidad de un átomo para actuar como donador de
enlace de hidrógeno se basa en su electronegatividad. Cuánto más
electronegativo es el átomo donador del grupo donador más intensa está la carga
parcial positiva del H y por lo tanto este tendrá más tendencia a formar el
enlace de H. En los seres humanos, los grupos donadores son OH y NH y los
grupos aceptores O, N, S.
·
La distancia que separan el H con el grupo aceptor si
fuera O sería de 0,19nm. Si fuera un enlace covalente sería de 0,10nm y en caso
contrario, de 0,26n.
·
El enlace de hidrógeno tiene propiedades mixtas:
1.
Similar a interacciones entre cargas
2.
Se comparten electrones
3.
Distancia entre H y el átomo aceptor es menor que Rv.
4.
La energía de enlace es la mayor de las energías de NO
covalentes
5.
Son muy direccionales.
·
Un ejemplo de enlaces de hidrógeno es la hélice alfa que
se estabiliza a través de enlaces de H entre los distintos átomos de la hélice.
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