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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.
Il carbonio ha la capacità particolare di formare grandi molecole, molto diverse tra loro. Insieme all’acqua, i composti contenenti carbonio sono le sostanze più comuni negli organismi viventi. I composti contenenti carbonio sintetizzati dalle cellule appartengono alla categoria dei composti organici.
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.
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