ЧОН: ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ОСОБЕННОСТИ И МОЛЕКУЛЫ - ХИМИЯ - 2025

CHON : углерод C, водород H, кислород O и азот N - это группа химических элементов, из которых состоит живое вещество. Благодаря своему расположению в периодической таблице, эти атомы имеют общие характеристики, которые делают их пригодными для образования органических и ковалентных молекул.

Эти четыре химических элемента составляют большую часть молекул живых существ, называемых биоэлементами или биогенными элементами. Они принадлежат к группе первичных или основных биоэлементов, поскольку на 95% находятся в молекулах живых существ.

Источник: Габриэль Боливар

Молекулы и атомы CHON показаны на верхнем изображении: гексагональное кольцо как молекулярная единица в углероде; молекула H ₂ (зеленого цвета); двухатомная молекула O ₂ (окрашена в синий цвет); и двухатомная молекула N ₂ (красный) с тройной связью.

Помимо общих свойств, они обладают некоторыми особенностями или характеристиками, которые объясняют, почему они подходят для образования биомолекул. Обладая низким атомным весом или массой, это делает их очень электроотрицательными, и они образуют стабильные, прочные ковалентные связи с высокой энергией.

Они связываются вместе, образуя часть структуры органических биомолекул, таких как белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Они также участвуют в образовании неорганических молекул, необходимых для существования жизни; например вода, H ₂ O.

Общие характеристики CHON

Низкая атомная масса

У них небольшая атомная масса. Атомные массы C, H, O и N равны: 12u, 1u, 16u и 14u. Это приводит к тому, что они имеют меньший атомный радиус, что, в свою очередь, позволяет им устанавливать стабильные и прочные ковалентные связи.

Ковалентные связи образуются, когда атомы, которые участвуют в образовании молекул, разделяют свои валентные электроны.

Низкая атомная масса и, следовательно, меньший атомный радиус делает эти атомы очень электроотрицательными.

Высокая электроотрицательность

C, H, O и N сильно электроотрицательны: они сильно притягивают электроны, которые они разделяют, когда они образуют связи внутри молекулы.

Все общие свойства, описанные для этих химических элементов, благоприятствуют стабильности и прочности ковалентных связей, которые они образуют.

Ковалентные связи, которые они образуют, могут быть неполярными, когда одни и те же элементы соединяются, образуя двухатомные молекулы, такие как O ₂ . Они также могут быть полярными (или относительно полярными), когда один из атомов более электроотрицателен, чем другой, как в случае O по отношению к H.

Эти химические элементы совершают движение между живыми существами и окружающей средой, известное как биогеохимический цикл в природе.

Особые возможности

Некоторые особенности или свойства, которыми обладает каждый из этих химических элементов, которые объясняют его структурную функцию биомолекул, упомянуты ниже.

Атом углерода C

-Из-за своей тетравалентности C может образовывать 4 связи с 4 различными или равными элементами, образуя большое разнообразие органических молекул.

-Он может быть присоединен к другим атомам углерода, образуя длинные цепи, которые могут быть линейными или разветвленными.

-Он также может образовывать циклические или замкнутые молекулы.

-Он может образовывать молекулы с одинарными, двойными или тройными связями. Если в структуре кроме С присутствует чистый Н, то речь идет об углеводородах: алканах, алкенах и алкинах соответственно.

-При соединении с O или N связь приобретает полярность, что облегчает растворимость молекул, которые она создает.

-Путем объединения с другими атомами, такими как O, H и N, он образует различные семейства органических молекул. Он может образовывать альдегиды, кетоны, спирты, карбоновые кислоты, амины, простые и сложные эфиры и другие соединения.

-Органические молекулы будут иметь различную пространственную конформацию, которая будет связана с функциональностью или биологической активностью.

Атом H

-Он имеет самый низкий атомный номер среди всех химических элементов и соединяется с О с образованием воды.

-Этот атом H присутствует в значительной части в углеродных скелетах, которые образуют органические молекулы.

-Чем больше количество связей CH в биомолекулах, тем больше энергии вырабатывается при их окислении. По этой причине при окислении жирных кислот выделяется больше энергии, чем при катаболизме углеводов.

Атом О

Это биоэлемент, который вместе с H образуют воду. Кислород более электроотрицателен, чем водород, что позволяет ему образовывать диполи в молекуле воды.

Эти диполи способствуют образованию сильных взаимодействий, называемых водородными связями. Слабые связи, такие как Н-мостики, необходимы для растворимости молекул и для поддержания структуры биомолекул.

Атом N

-Он содержится в аминогруппе аминокислот и в вариабельной группе некоторых аминокислот, таких как гистидин, среди других.

-Это важно для образования аминосахаров, азотистых оснований нуклеотидов, коферментов и других органических молекул.

Молекулы, входящие в состав ЧОН

вода

Источник: Pixabay

Н и О объединены ковалентными связями, образующими воду в пропорции 2Н и О. Поскольку кислород более электроотрицателен, чем водород, они объединяются, образуя ковалентную связь полярного типа.

Имея этот тип ковалентной связи, он позволяет многим веществам быть растворимыми, образуя с ними водородные связи. Вода составляет от 70 до 80% части структуры организма или живого существа.

Вода - универсальный растворитель, она выполняет множество функций в природе и в живых существах; он выполняет структурные, метаболические и регулирующие функции. В водной среде осуществляется большинство химических реакций живых существ, помимо многих других функций.

Газы

Источник: Pixabay

Путем объединения неполярного ковалентного типа, то есть без разницы в электроотрицательности, объединяются равные атомы, такие как О. Таким образом, образуются атмосферные газы, такие как азот и молекулярный кислород, необходимые для окружающей среды и живых существ.

биомолекулы

Источник: Max Pixel

Эти биоэлементы соединяются друг с другом и с другими биоэлементами, образуя молекулы живых существ.

Они соединены ковалентными связями, давая начало мономерным единицам или простым органическим молекулам. Они, в свою очередь, соединяются ковалентными связями и образуют сложные органические молекулы или полимеры и супрамолекулы.

Таким образом, аминокислоты образуют белки, а моносахариды - структурные единицы углеводов или углеводов. Жирные кислоты и глицерин образуют омыляемые липиды, а мононуклеотиды составляют ДНК и РНК нуклеиновых кислот.

К супрамолекулам относятся, например, гликолипиды, фосфолипиды, гликопротеины, липопротеины и другие.

Ссылки

1. Кэри Ф. (2006). Органическая химия. (6-е изд.). Мексика, Мак Гроу Хилл.
2. Курс Героя. (2018). 2 функции биоэлементов биоэлементов первичны. Получено с: coursehero.com
3. Cronodon. (SF). Биоэлементы. Получено с: cronodon.com
4. Человек жизни. (2018). Биоэлементы: классификация (первичные и вторичные). Получено с: lifepersona.com
5. Мэтьюз, Холд и Ахерн. (2002). Биохимия (3-е изд.). Мадрид: ПИРСОН