That's Why Carbon Is A Tramp: Biology #1

And thus begins the most revolutionary biology course in history. Come and learn about covalent, ionic, and hydrogen bonds. What about electron orbitals, the octet rule, and what does it all have to do with a mad man named Gilbert Lewis? It's all contained within.

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1. Re-watch the whole video = 00:00
2. Carbon is a Tramp = 01:51
3. Electron Shells = 04:23
4. The Octet Rule = 06:52

5. Gilbert Lewis = 05:09
6. Covalent Bonds = 04:41
7. Polar & Non-Polar Covalent Bonds = 07:58
8. Ionic Bonds = 08:29
9. Hydrogen Bonds = 10:11

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Caso você esteja se perguntando,

é assim que começa o mais revolucionário curso de biologia de todos os tempos.

Venha aprender sobre ligações covalentes, iônicas e de hidrogênio.

E que tal orbitais atômicos?

e a regra do octeto?

e o que tudo isso tem a ver com um louco chamado Gilbert Lewis?

Está tudo contido aqui.

Olá, meu nome é Hank

Eu presumo que você esteja aqui porque é interessado em biologia.

e se você é, isso faz sentido porque

como qualquer boa música do 50 cent, biologia trata basicamente de sexo e de não morrer.

E todo mundo que está assistindo deve estar interessado em sexo e em não morrer.

considerando que você seja, eu presumo, um ser humano.

Eu vou dar este curso de biologia de uma maneira distinta de todos os cursos que você

já viu em sua vida.

Por exemplo, eu não vou passar a primeira aula

falando sobre como eu vou dar o resto do curso.

Eu simplesmente vou começar a te ensinar, tipo, agora.

E talvez eu diga mais uma coisinha antes de começar

Sim, eu vou!

É que, se eu estiver indo muito rápido para você, a melhor coisa do Youtube é

que você pode voltar

e assistir de novo e de novo se estiver confuso.

Com sorte, vai ficar menos confuso.

E você até pode pular as partes que já sabe.

Outra dica, você também pode usar os números do seu teclado para se deslocar

no vídeo.

E eu prometo, você pode fazer isso comigo o quanto quiser e eu realmente não vou ligar.

Um grande professor uma vez me disse que para entender um assunto de verdade

você tem que entender um pouco do nível de complexidade que está logo abaixo desse assunto.

E o nível de complexidade que está logo abaixo da biologia é a química.

A menos que você seja um bioquímico, e nesse caso você vai alegar que é a bioquímica.

De todo modo, nós vamos ter que saber um pouco de química para atravessarmos a biologia.

E então, meus amigos, é aí que vamos começar.

Eu sou uma coleção de moléculas orgânicas chamada Hank Green.

Moléculas orgânicas são uma classe de moléculas que contêm carbono.

E o carbono é essa pequena namoradeira sexy na tabela periódica.

quer dizer, você sabe...

desinteressada em monogamia.

Uma Jezebel. Um pouco andarilha. Atrevida.

E quando eu digo que o carbono é pequeno quero dizer que

como um átomo, é relativamente pequeno.

Possui 6 protons e 6 neutrons, logo seu peso atômico total é 12.

Devido a isto, o carbono não ocupa muito espaço.

E então o carbono pode se moldar em anéis bizarros, e folhas e espirais

e ligações duplas e até triplas.

Pode fazer todo tipo de coisa que um átomo mais corpulento jamais conseguiria fazer.

É basicamente o equivalente atômico de uma ginasta olímpica.

E só consegue fazer todas essas coisas maravilhosas, vistosas e elegantes porque é meio pequenino.

E também se diz que o carbono é ...

o que é uma coisa interessante de se dizer sobre um átomo.

Não é como alguns outros elementos que estão

tentando desesperadamente fazer o que podem

para preencher suas orbitais atômicas.

Não, o carbono sabe ficar sozinho, e por isso não é

''Por favor! Eu faço qualquer coisa por seus elétrons!''

carente como o flúor, ou o cloro, ou o sódio são

Elementos como o cloro se forem inalados literalmente rasgam o seu interior em pedaços.

e o sódio, o sódio é tão insano que se você colocá-lo na água ele explode.

O carbono, porém...

Meh

Ele quer mais elétrons, mas não vai matar ninguém para consegui-los.

Ele faz e quebra ligações como um rato de shopping center de 13 anos de idade.

E nem sequer guarda rancor.

Carbono também é, como eu já mencionei, um pouco promíscua, porque ela precisa de quatro elétrons adicionais

e para tanto vai criar ligações com praticamente qualquer um que esteja no caminho.

E também porque precisa de quatro elétrons ela vai se ligar com dois, ou três

ou até quatro dessas coisas ao mesmo tempo.

E o carbono está disposta e interessada em se ligar com muitas moléculas distintas

como hidrogênio, oxigênio, fósforo, nitrogênio,

ou até outras moléculas de carbono.

E pode fazer isso em configurações infinitas.

possibilitando que seja o principal átomo de estruturas complicadas que compõem coisas vivas como nós.

e porque o carbono é essa combinação perfeita de pequena, simpática e um pouco promíscua

a vida é baseada inteiramente neste elemento

Carbono é o pilar da biologia

É tão fundamental que os cientistas têm enorme dificuldade de

até mesmo considerar uma vida que não é baseada em carbono.

E vida só é possível na terra porque o carbono está sempre flutuando em nossa atmosfera.

na forma de dióxido de carbono.

Então é importante notar, que quando eu falo sobre carbono se ligando com outros elementos.

Não estou falando realmente sobre sexo, é só uma analogia útil.

Carbono, por si só, é um átomo com 6 prótons, 6 nêutrons e 6 elétrons.

Átomos, possuem camadas eletrônicas, e eles precisam que estas camadas estejam preenchidas

para serem átimos felizes e satisfeitos.

Então carbono, tem um total de 6 elétrons, sendo 2 da primeira camada

e portanto está totalmente feliz

E 4 dos 8 que precisa para preencher a segunda camada.

Carbono forma um tipo de ligação que nós chamamos de covalente.

Ocorre quando átomos estão na verdade compartilhando elétrons uns com os outros.

Então no caso do metano, que é basicamente o composto de carbono mais simples

Carbono está compartilhando seus 4 elétrons, em sua camada mais externa, com 4 átomos de hidrogênio.

Átomos de hidrogênio só possuem 1 elétron, então eles querem sua primeira orbital S preenchida.

O carbono compartilha seus 4 elétrons como esses 4 hidrogênios.

E esses 4 hidrogênios compartilham cada um 1 elétron com o carbono.

E então todo mundo fica feliz.

Na química e na biologia, isto é frequentemente representado pelo que chamamos de Notação de Lewis

Meu deus estou na cadeira!

Estou na cadeira e há um livro

Aparentemente eu tenho algo para te dizer que está neste livro.

Que é um livro chamado Lewis: Ácidos e Bases

Por Hank Green

Gilbert Lewis, o cara que inventou a Notação de Lewis

também é o cara por trás dos ácidos e bases de Lewis

e ele foi nomeado para o prêmio Nobel

35 vezes.

Isto é mais nomeações que qualquer um já recebeu na história

E o número de vezes que ele ganhou foi aproximadamente o mesmo número de vezes

que todo mundo no mundo ganhou

Que é...zero.

E isto realmente desagradava ao Lewis

É como um jogador de baseball que tem mais acertos que qualquer outro jogador da história

Mas nenhum home run.

Ele pode até ser o químico mais influente de todos os tempos.

Ele cunhou o termo fóton, ele revolucionou o que pensamos sobre ácidos e bases

e ele produziu a primeira molécula de água pesada.

Ele foi a primeira pessoa que concebeu a ligação covalente da qual estávamos falando justo

agora.

Gilbert Lewis morreu só em seu laboratório enquanto trabalhava com compostos de cianeto.

Após ter almoçado com um colega mais jovem e mais carismático

que ganhou o prêmio Nobel e que havia trabalhado no projeto Manhattan.

Muitos suspeitam que ele se matou com os compostos de cianeto com os quais ele estava trabalhando

mas o médico legista alegou ataque do coração, sem realmente investigar a fundo.

Eu disse tudo isso porque

A pequena Notação de Lewis que nós usamos para representar como átomos se ligam uns com os outros.

é algo que foi criado por um louco gênio problemático.

Não é uma coisa científica abstrata que sempre existiu.

É uma ferramenta pensada por um cara

e que foi tão útil que nós a utilizamos desde então.

Na biologia, a maioria dos compostos podem ser representados na notação de Lewis.

E é assim que ela funciona:

Estas estruturas basicamente mostram como átomos se ligam para formar moléculas.

E umas das regras de outro a serem utilizadas quando você está fazendo estes diagramas

é que os elementos que nós estamos trabalhando reagem uns com os outros de tal maneira

que cada átomo termina com 8 elétrons em sua camada mais externa (camada de valência).

Esta é a chamada Regra do Octeto.

Porque os átomos querem completar seus octetos de elétrons para ficarem felizes e satisfeitos.

Oxigênio tem 6 elétrons em seu octeto e precisa de mais 2, que é o motivo pelo qual temos H2O.

Ele também pode se ligar com carbono

que precisa de 4

Então você tem 2 ligações duplas com 2 átomos diferentes de oxigênio, e você acaba com CO2

Aquele bendito gás do aquecimento global e também a coisa que torna toda a vida na Terra possível.

Nitrogênio tem 5 elétrons em sua camada de valência. E é assim que nós os contamos:

Há 4 representantes. Cada um deles quer 2 átomos.

E assim como pessoas que entram em um ônibus, elas preferem começar não sentando umas perto das outras.

Eu não estou brincando, eles não se enfileiram até que realmente precisem.

Então para a felicidade máxima, nitrogênio se liga com 3 hidrogênios, formando amônia.

Ou com 2 hidrogênios e ligado a outro grupo de átomos, que chamamos de grupo amina.

E se este grupo amina é ligado com um carbono que é ligado a um grupo carboxila ácido.

então você terá

um aminoácido.

Você já ouviu falar disso, certo?

Ás vezes elétrons são compartilhados igualmente dentro de uma ligação covalente como a que ocorre no O2

Essa é chamada uma ligação covalente apolar. Mas frequentemente um dos participantes é mais ganancioso.

Na água, por exemplo, a molécula de oxigênio suga os elétrons

e eles gastam mais tempo com o oxigênio do que com os hidrogênios.

Isto cria uma carga ligeiramente positiva ao redor dos hidrogênios.

e uma carga ligeiramente negativa ao redor do oxigênio.

Quando algo possui uma carga, nós dizemos que ela é polar. E possui um pólo positivo e um pólo negativo.

E portanto é uma ligação covalente polar.

Agora vamos falar um momento sobre um tipo completamente diferente de ligação, que é a

ligação iônica.

Ocorre quando, ao invés de compartilharem elétrons

átomos doam ou aceitam completamente átomos ou elétrons de um outro átomo.

e eles vivem felizes como um átomo carregado.

E na verdade não existe átomo carregado.

Se um átomo tem uma carga, então é um íon.

Átomos em geral preferem ser neutros, mas comparado com ter um octeto completo, não é

lá grande coisa.

Assim como nós escolhemos ser emocionalmente equilibrados ou sexualmente satisfeito

átomos as vezes fazem alguns sacrifícios por aquele octeto.

O mais comum composto iônico em nossa vida cotidiana é o sal.

Cloreto de Sódio. NaCl.

A coisa, apesar de sua deliciosidade, como mencionei antes

é composto por dois elementos muito obscenos. Sódio e Cloro.

Cloro é que nés chamamos de um halógeno, que é um elemento que só precisa de um elétron

para preencher o seu octeto.

E sódio é um metal alcalino, o que significa que ele possui apenas um elétron em seu octeto.

Então cloro e sódio estão tão próximos de ficarem satisfeitos

que eles vão alegremente destruir tudo em seu caminho para satisfazer o seu octeto.

E portanto, não há melhor situação do que

juntar cloro e sódio, e tê-los amando um ao outro.

Eles imediatamente transferem seus elétrons

para que o cloro não fique com um a mais, e o cloro preencha o seu octeto.

Eles se tornam Na+ e Cl- e são tão carregados que quando se juntam

nós chamamos a junção de ligação iônica.

É exatamente como quando você tem dois amigos doidos

e é bom deixá-los juntos para que eles deixem de te encher o saco.

O mesmo ocorre com o sódio e o cloro.

Se você juntar os dois, eles não vão incomodar ninguém.

E de repente, eles não querem mais destruir, eles só querem ser deliciosos.

Alterações químicas como essa são cruciais.

Lembre-se, cloro e sódio, apenas um segundo atrás, estavam definitivamente te matando, mas agora

eles são saborosos.

Agora estamos chegando à última ligação que vamos discutir

em nossa introdução à química, e é a ligação de hidrogênio.

Imagine que você lembra da água, eu espero que você não se esqueceu da água.

Uma vez que a água está unida em uma ligação covalente polar

a parte do hidrogênio é carregada positivamente e a parte do oxigênio é carregada negativamente.

Então quando moléculas de água se movem por aí

nós geralmente pensamos nelas como perfeitamente fluidas, mas na verdade elas se grudam um

pouco.

o lado do hidrogênio para o lado do oxigênio.

You pode até mesmo ver isso com seus olhos se você encher um tanto um copo de água

que ele vai formar uma bolha no topo. A água vai se agregar no topo.

Estas são as ligações covalentes polares ''colando'' as moléculas de água umas às outras

de tal modo que elas não derramam exatamente na borda do copo.

Estas relativamente fracas ligações de hidrogênio ocorrem em todo tipo de componentes químicos.

elas não ocorrem apenas na água. E elas também possuem um papel vital nas proteínas.

Que são compostos que basicamente compõem todo nosso corpo.

Uma última coisa para se notar é que ligações, mesmo ligações covalentes, ligações iônicas

mesmo dentro de sua própria classe

frequentemente possuem forças muito diferentes.

E nós tendemos a escrevê-los com uma pequena linha.

mas esta linha pode representar uma ligação covalente muito muito forte ou uma ligação covalente relativamente

fraca.

As vezes, ligações iônicas são mais formas que ligações covalentes

embora geralmente não seja o caso, e as forças das ligações covalentes variam brutalmente.

Como estas ligações são criadas e rompidas é extremamente importante para a vida.

E para nossas vidas. Criar e romper ligações é, na verdade, a chave para a vida

e também a chave para a morte. Por exemplo, se você ingerir sódio metálico.

Mantenha isso em mente na medida em que avançamos pela biologia:

Mesmo a pessoa mais sexy que você já conheceu em sua vida

é só uma coleção de compostos orgânicos vagando em torno de um saco de água.

Hora da revisão!

Agora nós temos uma tabela de conteúdos.

Que, eu sei, supostamente deve vir no começo das coisas.

Mas nós somos revolucionários aqui nós vamos fazer diferente.

Então você pode clicar em qualquer uma destas coisas aqui

e poderá voltar para revisar o que aprendeu

ou o que não aprendeu.

E se você tem perguntas, por favor favor favor favor favor

escreva-as nos comentários e nós iremos respondê-las

Então obrigado por juntar-se a nós.

Foi uma prazer, foi um prazer trabalhar com vocês hoje.