ЧОН: ЗАГАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ОСОБЛИВОСТІ ТА МОЛЕКУЛИ - ХІМІЯ - 2025

ХОН : C вуглець, водень Н, кисень О та N азот - це група хімічних елементів, що складають живу речовину. Завдяки розташуванню на періодичній таблиці ці атоми поділяють характеристики, які роблять їх придатними для формування органічних і ковалентних молекул.

Ці чотири хімічні елементи складають більшість молекул живих істот, званих біоелементами або біогенними елементами. Вони належать до групи первинних чи основних біоелементів, оскільки вони містять 95% у молекулах живих істот.

Джерело: Габріель Болівар

Молекули та атоми CHON показані на верхньому зображенні: шестикутне кільце як молекулярна одиниця у вуглеці; молекула Н ₂ (зеленого кольору); діатомічна молекула O ₂ (кольоровий синій); і діатомічна молекула N ₂ (червона) з її потрійним зв’язком.

Вони, крім загальних властивостей, мають деякі особливості або характеристики, які пояснюють, чому вони придатні для формування біомолекул. Маючи малу атомну масу або масу, це робить їх дуже негативними і вони утворюють стійкі, міцні, високоенергетичні ковалентні зв’язки.

Вони зв’язуються разом, утворюючи частину структури органічних біомолекул, таких як білки, вуглеводи, ліпіди та нуклеїнові кислоти. Вони також беруть участь у формуванні неорганічних молекул, необхідних для життя; такі як вода, H ₂ O.

CHON Загальні риси

Мала атомна маса

Вони мають низьку атомну масу. Атомні маси C, H, O і N складають: 12u, 1u, 16u і 14u. Це призводить до того, що вони мають менший атомний радіус, що в свою чергу дозволяє їм встановлювати стійкі і міцні ковалентні зв’язки.

Ковалентні зв’язки утворюються тоді, коли атоми, які беруть участь у формуванні молекул, ділять свої валентні електрони.

Маючи низьку атомну масу, а отже, і менший атомний радіус, робить ці атоми дуже електронегативними.

Висока електронегативність

C, H, O і N є високонегативними: вони сильно залучають електрони, якими вони діляться, утворюючи зв’язки всередині молекули.

Всі описані загальні властивості для цих хімічних елементів сприятливі для стійкості та міцності ковалентних зв’язків, які вони утворюють.

Ковалентні зв’язки, які вони утворюють, можуть бути аполярними, коли ті самі елементи з'єднуються, утворюючи діатомічні молекули, такі як O ₂ . Вони також можуть бути полярними (або відносно полярними), коли один з атомів є більш електронегативним, ніж інший, як у випадку з O щодо H.

Ці хімічні елементи мають рух між живими істотами та навколишнім середовищем, відомим у природі біогеохімічним циклом.

Особливості

Нижче згадуються деякі особливості або властивості кожного з цих хімічних елементів, які обумовлюють його структурну функцію біомолекул.

Атом вуглецю С

- Через свою чотиривалентність C може утворювати 4 зв’язки з 4 різними або рівними елементами, утворюючи велику різноманітність органічних молекул.

- Він може бути приєднаний до інших атомів вуглецю, утворюючи довгі ланцюги, які можуть бути лінійними або розгалуженими.

-Тож можуть утворювати циклічні або замкнуті молекули.

-Може утворювати молекули з одинарними, подвійними або потрійними зв’язками. Якщо в структурі крім C є чистий Н, тоді ми говоримо про вуглеводні: алкани, алкени та алкіни відповідно.

-Поєднуючись з O або N, зв’язок набуває полярність, що полегшує розчинність молекул, з яких він виникає.

-При поєднанні з іншими атомами, такими як O, H і N, він утворює різні сімейства органічних молекул. Він може утворювати альдегід, кетони, спирти, карбонові кислоти, аміни, ефіри, складні ефіри, серед інших сполук.

-Органічні молекули матимуть різну просторову конформацію, яка буде пов'язана з функціональністю або біологічною активністю.

Атом Н

-У нього найменша атомна кількість всіх хімічних елементів і поєднується з O, утворюючи воду.

-Цей атом Н присутній у великій частці у карбонових скелетах, які утворюють органічні молекули.

-Чим більше кількість зв'язків СН в біомолекулах, тим більше енергії виробляється при їх окисленні. З цієї причини окислення жирних кислот генерує більше енергії, ніж виробленої при катаболізмі вуглеводів.

Атом O

Саме біоелемент разом з Н утворює воду. Кисень є більш електронегативним, ніж водень, що дозволяє йому утворювати диполі в молекулі води.

Ці диполі сприяють утворенню сильних взаємодій, званих водневими зв’язками. Слабкі зв'язки, такі як мости Н, мають важливе значення для молекулярної розчинності та підтримки структури біомолекул.

Атом N

- Він міститься в аміногрупі амінокислот і в змінній групі деяких амінокислот, таких як гістидин, серед інших.

-Це важливо для утворення аміно-цукрів, азотистих основ нуклеотидів, коферментів, серед інших органічних молекул.

Молекули, що складають ХОН

Вода

Джерело: Піксабай

H і O об'єднуються за допомогою ковалентних зв'язків, що утворюють воду у пропорції 2H та O. Оскільки кисень є електронегативнішим, ніж водень, вони об'єднуються, утворюючи ковалентний зв’язок полярного типу.

Маючи цей тип ковалентного зв’язку, він дозволяє розчиняти багато речовин, утворюючи з ними водневі зв’язки. Вода становить приблизно 70 - 80% частини структури організму чи живої істоти.

Вода є універсальним розчинником, вона виконує багато функцій у природі та в живих істотах; він має структурні, метаболічні та регуляторні функції. У водному середовищі здійснюється більшість хімічних реакцій живих істот, серед багатьох інших функцій.

Гази

Джерело: Піксабай

Шляхом об'єднання аполярного ковалентного типу, тобто без різниці в електронегативності, об'єднуються рівні атоми, такі як О. Таким чином, утворюються атмосферні гази, такі як азот і молекулярний кисень, необхідні для навколишнього середовища і живих істот.

Біомолекули

Джерело: Max Pixel

Ці біоелементи об'єднуються між собою та іншими біоелементами, утворюючи молекули живих істот.

Вони з'єднуються ковалентними зв'язками, породжуючи мономерні одиниці або прості органічні молекули. Вони, в свою чергу, з'єднуються ковалентними зв'язками і утворюють складні органічні молекули або полімери та надмолекули.

Таким чином, амінокислоти утворюють білки, а моносахариди є структурними одиницями вуглеводів або вуглеводів. Жирні кислоти і гліцерин складають ліпоїди, що омиляються, а мононуклеотиди складають ДНК і РНК нуклеїнових кислот.

Серед супрамолекул є, наприклад: гліколіпіди, фосфоліпіди, глікопротеїни, ліпопротеїни, серед інших.

Список літератури

1. Кері Ф. (2006). Органічна хімія. (6-е видання). Мексика, Mc Graw Hill.
2. Герой курсу (2018). 2 функція біоелементів біоелементів, первинних серед. Відновлено з: coursehero.com
3. Кронодон. (sf). Біоелементи. Відновлено з: cronodon.com
4. Людина життя. (2018). Біоелементи: класифікація (первинна та вторинна). Відновлено: lifepersona.com
5. Метьюз, Холд і Ахерн. (2002). Біохімія (3-е видання). Мадрид: ПІРСОН