Concetti Chiave
- La massa molecolare di una molecola è la somma delle masse atomiche dei suoi atomi, come l'acqua (18 u) e il metano (16 u).
- Il carbonio è fondamentale per la formazione di grandi molecole organiche, essendo capace di legarsi con altri atomi.
- Ogni elemento forma un numero specifico di legami covalenti; il carbonio può formare quattro legami grazie ai suoi quattro elettroni esterni.
- Il metano è il composto organico più semplice, formato da un atomo di carbonio e quattro atomi di idrogeno, con una configurazione elettronica stabile.
- I legami covalenti sono estremamente resistenti, richiedendo molta energia per essere spezzati, conferendo stabilità alle molecole biologiche.
Creazione e funzione dei legami covalenti
Ogni molecola, elemento o composto, possiede una massa molecolare (o peso molecolare), corrispondente alla somma delle masse atomiche di tutti i suoi atomi. Consultando la tavola periodica, si può calcolare che il peso molecolare dell’acqua è pari a 18 u e quello del metano a 16 u.
Quasi tutte le molecole sintetizzate dalle cellule sono costituite da atomi di carbonio legati tra loro o ad atomi di altri elementi.
Ogni elemento può formare un preciso numero di legami covalenti. L’atomo di carbonio possiede sei elettroni: due nel livello energetico più interno e quattro in quello più esterno. Poiché tale livello può contenere fino a otto elettroni, il carbonio è in grado di mettere in comune elettroni con quattro altri atomi, cioè può formare quattro legami covalenti.
Il più semplice composto organico, il metano, si forma quando un atomo di carbonio reagisce con quattro atomi di idrogeno. Nel metano, grazie alla condivisione degli elettroni, il livello energetico più esterno dell’atomo di carbonio è occupato da otto elettroni, mentre quello di ciascun atomo di idrogeno contiene due elettroni, ed è completo.
I legami covalenti sono legami molto forti, nel senso che occorre molta energia per spezzarli. L’energia posseduta di norma dalle molecole biologiche in condizioni fisiologiche (cioè nell’ambiente fisico-chimico tipico dei tessuti viventi) è meno dell’1% di quella necessaria a spezzare un legame covalente. Perciò le molecole biologiche, che in gran parte sono tenute insieme da legami covalenti, risultano alquanto stabili, come altrettanto stabili sono la loro struttura tridimensionale e il loro ingombro. Molte strutture ben definite dal punto di vista biochimico si basano sulla stabilità dei legami covalenti.
Domande da interrogazione
- Qual è la massa molecolare dell'acqua e del metano?
- Perché il carbonio è fondamentale nella formazione di composti organici?
- Quanto è stabile un legame covalente nelle molecole biologiche?
La massa molecolare dell'acqua è pari a 18 u, mentre quella del metano è pari a 16 u, calcolata sommando le masse atomiche dei loro atomi.
Il carbonio è fondamentale perché può formare grandi molecole diverse grazie alla sua capacità di creare quattro legami covalenti, permettendo la sintesi di composti organici essenziali per gli organismi viventi.
I legami covalenti sono molto stabili, poiché l'energia necessaria per spezzarli è molto superiore a quella posseduta dalle molecole biologiche in condizioni fisiologiche, garantendo stabilità strutturale e tridimensionale.
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