Un enlace químico donde el par de electrones es claramente desplazado hacia uno de los dos átomos se denomina enlace polar.
Los enlaces químicos se indican con una barra en las fórmulas de estructura
Para expresar una molécula se marcan los símbolos de los elementos de que está compuesta, más una barra en cada posición donde hay un par de electrones enlazando. El resultado es una fórmula estructural. Las barras entre el oxígeno (O) y los hidrógenos (H) en la molécula del agua simbolizan, entonces, los pares de electrones enlazados. Los electrones de la capa interior (la primera capa) no se señalan y, normalmente, tampoco los electrones que no participan en enlaces. No obstante, los pares de electrones que no participan en enlaces tienen importancia geométrica por influir en la colocación de los pares enlazados y hacer angular la molécula.
Una manera alternativa de describir la composición de una molécula es simplemente indicar cuántos átomos de cada elemento hay en ella. El número de átomos de un elemento se indica con un número subíndice inmediatamente después del símbolo del elemento. Si hay solo un átomo de un elemento, es suficiente especificar el símbolo de este elemente sin subíndice. Resulta una fórmula molecular. La fórmula molecular del agua es H2O.
Entre las moléculas de agua se forman puentes de hidrógeno
La colocación definitiva de los pares de electrones enlazados en una molécula es decisiva para las características y las condiciones energéticas del compuesto. Las moléculas con desplazamientos grandes de los pares enlazados y una estructura angulada se vuelven polares. El ejemplo más importante es la molécula del agua.
En la molécula del agua es el oxígeno el que atrae los pares compartidos de electrones como consecuencia de la carga más elevada de su núcleo. Los núcleos de los átomos de hidrógeno, por otro lado, se vuelven más expuestos y forman un polo positivo que corresponde al polo negativo del oxígeno.
Cuando varias moléculas se ubican una al lado de la otra, el polo positivo de una de ellas se dirige hacia el polo negativo de la otra, resultando una red de atracciones intermoleculares. Por eso, el agua es un líquido con una tendencia muy fuerte a agregarse. Esto explica por qué el agua y el aceite no se mezclan. Las moléculas del aceite, simplemente, no pueden introducirse en la red de fuertes atracciones del agua.
Las atracciones que se forman como consecuencia de la polaridad de las moléculas del agua se denominan puentes de hidrógeno. Los átomos de hidrógeno de la molécula de agua han sido parcialmente desvestidos de sus capas electrónicas y por eso atraen un átomo de oxígeno de una molécula vecina.
Así pues, existen puentes de hidrógeno entre las moléculas, por lo que hablamos de atracciones intermoleculares.
Los puentes de hidrógeno no solo explican las características del agua, sino que también son importantes para comprender la estructura de varias moléculas biológicas, como las proteínas y el ADN.
Los radicales libres tienen un electrón impar
No todas las moléculas tienen un número par de electrones y, consecuentemente, no siempre se darán los requisitos para que todos los electrones puedan emparejarse.
Si un átomo o una molécula tiene un electrón impar, se llama radical libre. Dado que existe una tendencia muy intensa de los electrones para disponerse en pares, el electrón impar en el radical libre va a intentar atraer un electrón de su entorno, es decir, desde otra molécula en la célula.
Los radicales libres pueden destruir moléculas de su entorno
Por ello, los radicales libres pueden oxidar otras moléculas de la célula, lo que significa que estas moléculas van a sufrir un cambio en su función hasta destruirse. Los radicales libres, pues, descomponen otras moléculas de la célula. Especialmente, están expuestas las moléculas con electrones sueltos.
Como los electrones constituyen los enlaces químicos, los radicales libres pueden provocar cambios profundos al atraer electrones de moléculas cercanas.
Los antioxidantes proporcionan electrones a los radicales libres
Para impedir que los radicales libres roben electrones de moléculas importantes en la célula, es posible suplementar moléculas con electrones sueltos que pueden satisfacer el apetito por estos de los radicales libres. Los compuestos con electrones sueltos que se suplementan para salvar las moléculas del cuerpo se designan antioxidantes. Este término se refiere al hecho de que estas moléculas impiden la oxidación de las moléculas propias de la célula. ¡Sin embargo, el antioxidante va a ser expuesto a una oxidación! Por esta razón, el término “antioxidante” es algo engañoso, puesto que no impide la oxidación en general, sino que se trata de un desplazamiento de los sustratos de la oxidación, desde las moléculas esenciales del organismo a compuestos que son suministrados al cuerpo.
Los antioxidantes en los alimentos tienen la misma función que los ánodos de sacrificio que se ponen en construcciones de hierro que están en contacto permanente con el agua, tales como calentadores de agua y casco de barcos. El ánodo de sacrificio suministra electrones a los agentes oxidantes y, de esta manera, se evita que los electrones sean arrebatados al hierro y que este se corroa. Del mismo modo, los antioxidantes proporcionan electrones a los radicales libres para salvar los electrones de las propias moléculas del organismo.
Los antioxidantes son moléculas con electrones sueltos. Ejemplos de antioxidantes son las vitaminas C y D. Una función importante de estas vitaminas, por lo tanto, es la de procurar electrones fácilmente accesibles a los radicales libres y así proteger las moléculas importantes y sensibles del cuerpo.
El estrés oxidativo significa que hay un exceso de radicales libres en el cuerpo
Cuando el oxígeno es necesario para liberar la energía a partir de moléculas ricas en esta hablamos de metabolismo aeróbico. El metabolismo aeróbico es una forma muy eficiente de utilización de energía, pero supone la presencia de oxígeno, que siempre tiene ansia de electrones. La célula emplea una estrategia para utilizar este afán de electrones en su propio beneficio.
Cuando el esfuerzo supera un cierto límite, la capacidad de manejar todo el oxígeno que absorbe el pulmón y se transporta a través de la sangre, no es suficiente. Entonces el oxígeno se sirve de sus propias rutas, por ejemplo, formando el radical OH, que tiene un electrón impar. En estos casos, el organismo se expone a estrés oxidativo.
Además, la molécula de oxígeno es un radical libre porque tiene electrones impares a pesar de que su número de electrones es 8. La explicación de esta eventualidad no forma parte del objetivo de este libro, pero hay que incidir en que la utilización del oxígeno, aunque proporciona grandes beneficios, tiene su parte negativa. Así pues, el estrés oxidativo se relaciona con la enfermedad de Alzheimer y también con el envejecimiento en general.
Entre los ensayos que explican por qué una ingesta calórica reducida (con una ingesta retenida y alta en vitaminas, minerales y otras compuestos clave, restricción calórica, RC) tiene como consecuencia un envejecimiento más lento, se incluyen teorías en la línea de que un consumo más bajo de energía precisa de una utilización más alta de oxígeno, que, a