Enllaços químics d'importància biològica

Un enllaç químic és la unió entre un o més àtoms per tal de formar una substància nova amb propietats diferenciades.
Es coneixen tres tipus d'enllaços diferents, però tan sols dos d'ells tenen una importància biològica remarcable: l'enllaç iònic i l'enllaç covalent. Així mateix, entre les molècules, ha d'existir algun tipus d'enllaç que permeti la formació d'estructures més complexes com són les forces de Van der Walls i l'enllaç de pont d'hidrogen.
Abans de començar a descriure en què consisteixen cadascun d'aquests enllaços val la pena esmentar alguns aspectes sobre la configuració electrònica bàsica que permetin comprendre perquè els àtoms actuen d'aquesta manera.
Com ja sabeu els àtoms posseeixen electrons, que tenen càrrega negativa, protons que tenen càrrega positiva i neutrons que no tenen càrrega. Normalment els àtoms tenen sempre la mateixa quantitat de protons que d'electrons, això fa que tinguin una càrrega elèctrica neutra. Però es pot donar el cas que un àtom perdi o guanyi electrons. Mai perdrà o guanyarà protons mantenint el número d'electrons estable. Les forces que mantenen el nucli unit són molt més intenses que les que mantenen els electrons orbitant al seu voltant.
Així doncs, suposem que tenim un àtom d'hidrogen:

Té un protó al nucli i un electró orbitant. Si per algun motiu perdés aquest electró, es quedaria el protó sol i per tant ens trobaríem amb un àtom amb càrrega positiva, és a dir, un catió.
Aquest electró pot anar a parar a un element que necessiti aquest protó per a completar la seva última capa. Com a exemple tenim el fluor que té 7 electrons en la última capa. Hem de pensar que els àtoms tendeixen sempre a omplir aquesta última capa amb 8 electrons. És en aquesta situació quan els àtoms són més estables.
Si l'electró de l'hidrogen anés a parar a un àtom de fluor, aquest tindria més electrons que protons per tant quedaria amb càrrega negativa, és a dir, un anió.

Aquests dos ions que resulten: el catió hidrogen i l'anió fluor com tenen càrregues contraries s'atrauran, és a dir, formaran un enllaç degut a la diferencia de càrregues. Aquest és l'enllaç iònic.

• Enllaç iònic: és l'enllaç que resulta de l'atracció de ions de càrregues contraries degut a que un àtom ha cedit un electró a l'altre àtom.

Aquest enllaç només es possible si un dels dos àtoms té un o dos electrons a l'última capa i l'altre àtom en necessita un o dos electrons per completar l'orbital. Aquestes molècules tindrien carregues elèctriques localitzades a l'espai, cosa que afavoreix que la molècula sigui dipolar, és a dir, tenir dos pols elèctrics. Aquest fet dóna certes propietats a la matèria com es la solubilitat en aigua, una propietat molt interessant des del punt de vista de la matèria orgànica.

L'altre enllaç de gran interès biològic és l'anomenat enllaç covalent.
Hem comentat que per a formar un enllaç iònic cal un àtom tingui disponibles electrons per cedir i l'altre espai a l'orbital per acollir aquests electrons, però que passa quan l'àtom no es vol desempallegar d'electrons?
És el cas d'elements que tot i no tenir complerta la última capa, hi ha encara prou electrons com per a que l'àtom no els pugui, o vulgui deixar-los anar. És el cas del Carboni o l'Oxigen. En aquestes situacions en lloc de cedir electrons aquests es comparteixen:

D'aquesta manera tots dos àtoms tindrien complerta la última capa i per tant serien molt més estables.

Aquestes molècules no presentarien carregues elèctriques diferenciades i per tant no serien solubles en aigua, és el que anomenem substàncies apolars.

Perquè diem que una molècula dipolar es soluble en aigua i una molècula apolar no ho és? Això té a veure amb l'estructura molecular de l'aigua:

Si observem la molècula, veiem que s'han format dos enllaços covalents amb l'oxigen però que l'atracció de l'oxigen respecte els electrons és tan forta que aquests tendeixen a estar més aprop de l'oxigen que no pas dels hidrògens. Això fa que la molècula d'aigua tendeixi a acumular càrregues negatives en una banda i càrregues positives en un altre. Com la molècula es dipolar, la part negativa atraurà la part positiva d'una altre molècula i part positiva atraurà la part negativa d'una altre molècula. Així doncs, quan una molècula dipolar entra en contacte amb aigua, aquesta tendeix a barrejar-se a nivell molecular amb el dipol i per tant en canvia les seves propietats. És a dir, es dissol. I la solubilitat és una propietat molt i molt important en la química de la vida.
A més de tot això, es important comentar que l'enllaç covalent permet una gran variabilitat de molècules i una gran estabilitat en molècules grans i complexes pròpies dels éssers vius.

Bé, per finalitzar el post, val a dir que les molècules ja siguin formades per enllaç iònic o enllaç covalent, s'han d'unir entre sí per formar una matèria tangible. Són els anomenats enllaços intermoleculars:
Enllaç de pont d'hidrogen: Aquest enllaç està relacionat de forma directa amb la polaritat de la molècula de l'aigua. Com l'aigua té càrregues positives i negatives si aquesta molècula s'apropa a un altre molècula d'aigua, aquestes dues es situaran de forma que les càrregues positives i negatives de les dos molècules s'atreguin entre sí. Així doncs, les molècules d'aigua s'atreuen dèbilment però suficient per dotar d'integritat a la matèria aigua.

Forces de Van der Walls: Aquest enllaç es forma entre molècules apolars, és a dir, sense pols elèctrics. La idea és que en una massa de molècules apolars es poden formar de forma espontània dipols instantanis. Aquests dipols s'atrauran entre sí i mantindrà la integritat de la matèria. Si la molècula es molt gran, la quantitat de dipols serà superior per tant l'enllaç serà encara més fort. Per tant com més gran sigui la molècula més fort es l'enllaç de Van der Walls.

Bé, amb això finalitzem el post dedicat als enllaços. Ara ja estem en disposició de profunditzar en les biomolècules.