CHON: CIRI UMUM, KEKHASAN DAN MOLEKUL - KIMIA - 2024

CHON : C karbon, hidrogen H, oksigen O dan nitrogen N, adalah sekumpulan unsur kimia yang membentuk bahan hidup. Oleh kerana lokasinya berada di jadual berkala, atom-atom ini mempunyai ciri-ciri yang menjadikannya sesuai untuk membentuk molekul organik dan kovalen.

Keempat unsur kimia ini membentuk sebahagian besar molekul makhluk hidup, yang disebut unsur bioelen atau unsur biogenik. Mereka tergolong dalam kumpulan bioelemen utama atau utama kerana mereka 95% dalam molekul makhluk hidup.

Sumber: Gabriel Bolívar

Molekul dan atom CHON ditunjukkan pada gambar atas: cincin heksagon sebagai unit molekul dalam karbon; molekul H ₂ (berwarna hijau); molekul diatomik O ₂ (berwarna biru); dan molekul diatomik N ₂ (merah), dengan ikatan rangkap tiga.

Mereka mempunyai, selain dari sifat umum, beberapa keunikan atau ciri yang menjelaskan mengapa ia sesuai untuk membentuk biomolekul. Dengan berat atau jisim atom yang rendah, ini menjadikan mereka sangat elektronegatif dan mereka membentuk ikatan kovalen tenaga tinggi, stabil, kuat.

Mereka mengikat bersama membentuk sebahagian daripada struktur biomolekul organik seperti protein, karbohidrat, lipid dan asid nukleik. Mereka juga mengambil bahagian dalam pembentukan molekul anorganik yang penting untuk hidup; seperti air, H ₂ O.

Ciri Umum CHON

Jisim atom rendah

Mereka mempunyai jisim atom yang rendah. Jisim atom C, H, O dan N adalah: 12u, 1u, 16u dan 14u. Ini menyebabkan mereka mempunyai radius atom yang lebih kecil, yang seterusnya memungkinkan mereka untuk mewujudkan ikatan kovalen yang stabil dan kuat.

Ikatan kovalen terbentuk apabila atom yang berpartisipasi untuk membentuk molekul berkongsi elektron valensinya.

Mempunyai jisim atom yang rendah, dan oleh itu radius atom yang lebih rendah, menjadikan atom-atom ini sangat elektronegatif.

Elektronegativiti tinggi

C, H, O, dan N sangat elektronegatif: mereka sangat menarik elektron yang mereka kongsi ketika mereka membentuk ikatan dalam molekul.

Semua sifat umum yang dijelaskan untuk unsur kimia ini baik untuk kestabilan dan kekuatan ikatan kovalen yang terbentuk.

Ikatan kovalen yang mereka bentuk boleh menjadi apolar, apabila unsur yang sama bergabung, membentuk molekul diatomik seperti O ₂ . Mereka juga boleh menjadi polar (atau relatif polar) apabila salah satu atomnya lebih elektronegatif daripada yang lain, seperti dalam keadaan O sehubungan dengan H.

Unsur-unsur kimia ini mempunyai pergerakan antara makhluk hidup dan persekitaran yang dikenali sebagai kitaran biogeokimia di alam.

Keistimewaan

Beberapa kekhususan atau sifat yang dimiliki oleh setiap unsur kimia ini yang memberi alasan fungsi struktur biomolekulnya disebutkan di bawah.

Atom karbon C

-Kerana tetravalensinya, C dapat membentuk 4 ikatan dengan 4 unsur yang berbeza atau sama, membentuk pelbagai molekul organik.

-Dapat melekat pada atom karbon lain yang membentuk rantai panjang, yang boleh linier atau bercabang.

-Ia juga dapat membentuk molekul siklik atau tertutup.

-Ia dapat membentuk molekul dengan ikatan tunggal, dua atau tiga. Sekiranya terdapat struktur H yang tulen selain C, maka kita membincangkan hidrokarbon: alkana, alkena dan alkena.

-Dengan bergabung dengan O, atau N, ikatan memperoleh kekutuban, yang memudahkan kelarutan molekul yang berasal.

-Dengan menggabungkan dengan atom lain seperti O, H dan N, ia membentuk keluarga molekul organik yang berbeza. Ia boleh membentuk aldehid, keton, alkohol, asid karboksilik, amina, eter, ester, antara sebatian lain.

-Molekul organik akan mempunyai konformasi spasial yang berbeza, yang akan berkaitan dengan fungsi atau aktiviti biologi.

Atom H

-Ia mempunyai bilangan atom terendah dari semua unsur kimia, dan bergabung dengan O untuk membentuk air.

Atom H ini terdapat dalam bahagian besar dalam rangka karbon yang membentuk molekul organik.

- Semakin besar jumlah ikatan CH dalam biomolekul, semakin besar tenaga yang dihasilkan dengan pengoksidaannya. Atas sebab ini, pengoksidaan asid lemak menghasilkan lebih banyak tenaga daripada yang dihasilkan dalam katabolisme karbohidrat.

Atom O

Bioelement yang bersama dengan H membentuk air. Oksigen lebih elektronegatif daripada hidrogen, yang membolehkannya membentuk dipol dalam molekul air.

Dipol ini memudahkan pembentukan interaksi yang kuat, yang disebut ikatan hidrogen. Ikatan yang lemah seperti jambatan H sangat penting untuk kelarutan molekul dan untuk mengekalkan struktur biomolekul.

Atom N

-Ia terdapat dalam kumpulan amino asid amino, dan dalam kumpulan pemboleh ubah beberapa asid amino seperti histidin, antara lain.

-Ia penting untuk pembentukan gula amino, asas nitrogenous nukleotida, koenzim, antara molekul organik lain.

Molekul yang membentuk CHON

Air

Sumber: Pixabay

H dan O bergabung dengan ikatan kovalen, membentuk air dalam perkadaran 2H dan O. Kerana oksigen lebih elektronegatif daripada hidrogen, mereka bergabung bersama untuk membentuk ikatan kovalen jenis kutub.

Dengan mempunyai ikatan kovalen jenis ini, ia membolehkan banyak bahan larut dengan membentuk ikatan hidrogen dengannya. Air adalah sekitar 70 hingga 80% bahagian struktur organisma atau makhluk hidup.

Air adalah pelarut sejagat, ia memenuhi banyak fungsi di alam dan makhluk hidup; ia mempunyai fungsi struktur, metabolik dan peraturan. Dalam medium berair, sebahagian besar reaksi kimia makhluk hidup dilakukan, di antara banyak fungsi lain.

Gas-gasnya

Sumber: Pixabay

Dengan penyatuan jenis kovalen apolar, iaitu, tanpa perbezaan elektronegativiti, atom yang sama seperti O disatukan. Oleh itu, gas atmosfera terbentuk, seperti nitrogen dan oksigen molekul, penting untuk alam sekitar dan makhluk hidup.

Biomolekul

Sumber: Max Pixel

Bioelemen ini bersatu antara satu sama lain, dan dengan bioelemen lain, membentuk molekul makhluk hidup.

Mereka bergabung dengan ikatan kovalen, yang menghasilkan unit monomer atau molekul organik sederhana. Ini seterusnya bergabung dengan ikatan kovalen dan membentuk molekul organik kompleks atau polimer dan supramolekul.

Oleh itu, asid amino membentuk protein, dan monosakarida adalah unit struktur karbohidrat atau karbohidrat. Asid lemak dan gliserol membentuk lipid saponifiable, dan mononukleotida membentuk asid nukleik DNA dan RNA.

Antara supramolécules adalah, misalnya: glikolipid, fosfolipid, glikoprotein, lipoprotein, antara lain.

Rujukan

1. Carey F. (2006). Kimia organik. (Edisi ke-6.) Mexico, Mc Graw Hill.
2. Wira Kursus. (2018). 2 fungsi unsur bio unsur utama antara. Dipulihkan dari: coursehero.com
3. Cronodon. (sf). Bioelemen. Dipulihkan dari: cronodon.com
4. Orang Hidup. (2018). Bioelemen: Klasifikasi (Utama dan Menengah). Dipulihkan dari: lifepersona.com
5. Mathews, Holde dan Ahern. (2002). Biokimia (edisi ke-3). Madrid: PEARSON