CHƠN: ĐẶC ĐIỂM CHUNG, ĐẶC THÙ VÀ PHÂN TỬ - HÓA HỌC - 2025

CHON : C cacbon, H hydro, O oxy và N nitơ, là một nhóm các nguyên tố hóa học tạo nên vật chất sống. Do vị trí của chúng trên bảng tuần hoàn, các nguyên tử này có chung những đặc điểm khiến chúng thích hợp để tạo thành các phân tử hữu cơ và cộng hóa trị.

Bốn nguyên tố hóa học này tạo nên hầu hết các phân tử của sinh vật, được gọi là nguyên tố sinh học hay nguyên tố sinh học. Chúng thuộc nhóm các nguyên tố sinh học chính hoặc chính vì chúng có tới 95% trong các phân tử của cơ thể sống.

Nguồn: Gabriel Bolívar

Các phân tử và nguyên tử CHON được hiển thị trong hình trên: một vòng lục giác như một đơn vị phân tử tính bằng cacbon; phân tử H ₂ (màu xanh lục); phân tử đioxit của O ₂ (có màu xanh lam); và phân tử đioxit của N ₂ (màu đỏ), với liên kết ba của nó.

Ngoài những đặc tính chung, chúng còn có một số đặc thù hoặc đặc điểm giải thích tại sao chúng thích hợp để tạo thành phân tử sinh học. Bằng cách có trọng lượng hoặc khối lượng nguyên tử thấp, điều này làm cho chúng rất âm điện và chúng tạo thành liên kết cộng hóa trị bền, mạnh, năng lượng cao.

Chúng liên kết với nhau tạo thành một phần cấu trúc của các phân tử sinh học hữu cơ như protein, carbohydrate, lipid và axit nucleic. Chúng cũng tham gia vào việc hình thành các phân tử vô cơ cần thiết cho sự sống tồn tại; chẳng hạn như nước, H ₂ O.

CHON Các tính năng chung

Khối lượng nguyên tử thấp

Chúng có khối lượng nguyên tử thấp. Nguyên tử khối của C, H, O và N là: 12u, 1u, 16u và 14u. Điều này làm cho chúng có bán kính nguyên tử nhỏ hơn, do đó cho phép chúng thiết lập các liên kết cộng hóa trị bền và mạnh.

Liên kết cộng hóa trị được hình thành khi các nguyên tử tham gia tạo thành phân tử có chung các electron hóa trị của chúng.

Có khối lượng nguyên tử thấp, và do đó bán kính nguyên tử thấp hơn, làm cho các nguyên tử này rất âm điện.

Độ âm điện lớn

C, H, O và N có độ âm điện cao: chúng hút mạnh các electron mà chúng chia sẻ khi chúng tạo liên kết trong phân tử.

Tất cả các đặc tính chung được mô tả cho các nguyên tố hóa học này là thuận lợi cho sự ổn định và độ bền của các liên kết cộng hóa trị mà chúng hình thành.

Các liên kết cộng hóa trị mà chúng tạo thành có thể là bất cực, khi các nguyên tố giống nhau tham gia, tạo thành các phân tử tảo cát như O ₂ . Chúng cũng có thể phân cực (hoặc tương đối phân cực) khi một trong các nguyên tử có độ âm điện lớn hơn nguyên tử kia, như trường hợp của O đối với H.

Các nguyên tố hóa học này có sự di chuyển giữa các sinh vật và môi trường được gọi là chu trình sinh địa hóa trong tự nhiên.

Các tính năng đặc biệt

Một số đặc điểm hoặc tính chất mà mỗi nguyên tố hóa học này sở hữu để giải thích cho chức năng cấu trúc của các phân tử sinh học được đề cập dưới đây.

Nguyên tử cacbon C

-Do tính tứ hóa, C có thể tạo 4 liên kết với 4 nguyên tố khác nhau hoặc bằng nhau, tạo thành nhiều loại phân tử hữu cơ.

-Nó có thể liên kết với các nguyên tử cacbon khác tạo thành chuỗi dài, có thể là mạch thẳng hoặc phân nhánh.

-Nó cũng có thể tạo thành các phân tử mạch vòng hoặc khép kín.

-Nó có thể tạo thành các phân tử có liên kết đơn, đôi hoặc ba. Nếu có H nguyên chất trong cấu tạo ngoài C, thì chúng ta nói đến các hiđrocacbon: ankan, anken và ankin, tương ứng.

- Bằng cách tham gia với O, hoặc N, liên kết có được cực, tạo điều kiện cho sự hòa tan của các phân tử mà nó tạo ra.

- Bằng cách kết hợp với các nguyên tử khác như O, H và N, nó tạo thành các họ phân tử hữu cơ khác nhau. Nó có thể tạo thành andehit, xeton, rượu, axit cacboxylic, amin, ete, este, trong số các hợp chất khác.

-Các phân tử hữu cơ sẽ có cấu trúc không gian khác nhau, liên quan đến chức năng hoặc hoạt động sinh học.

Nguyên tử H

-Nó có số nguyên tử thấp nhất trong tất cả các nguyên tố hóa học, và kết hợp với O để tạo thành nước.

-Nguyên tử H này hiện diện với tỷ lệ lớn trong bộ xương cacbon tạo thành phân tử hữu cơ.

-Số lượng liên kết CH trong các phân tử sinh học càng lớn thì năng lượng sinh ra với số oxi hóa của chúng càng lớn. Vì lý do này, quá trình oxy hóa axit béo tạo ra nhiều năng lượng hơn năng lượng được tạo ra trong quá trình dị hóa carbohydrate.

Nguyên tử O

Đó là nguyên tố sinh học cùng với H tạo thành nước. Oxy có độ âm điện cao hơn hydro, điều này cho phép nó tạo thành các lưỡng cực trong phân tử nước.

Các lưỡng cực này tạo điều kiện hình thành các tương tác mạnh, được gọi là liên kết hydro. Các liên kết yếu như cầu H rất cần thiết cho sự hòa tan trong phân tử và để duy trì cấu trúc của các phân tử sinh học.

Nguyên tử N

-Nó được tìm thấy trong nhóm amino của các axit amin, và trong nhóm biến đổi của một số axit amin như histidine, trong số những loại khác.

- Nó cần thiết cho sự hình thành các đường amin, các cơ sở nitơ của nucleotide, coenzyme, trong số các phân tử hữu cơ khác.

Các phân tử tạo nên CHON

Nước

Nguồn: Pixabay

H và O liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, tạo thành nước theo tỉ lệ 2H và O. Vì oxi có độ âm điện lớn hơn hiđro nên chúng liên kết với nhau tạo thành liên kết cộng hóa trị kiểu phân cực.

Bằng cách có loại liên kết cộng hóa trị này, nó cho phép nhiều chất có thể hòa tan bằng cách hình thành liên kết hydro với chúng. Nước chiếm khoảng 70 đến 80% cấu trúc của sinh vật hoặc sinh vật.

Nước là dung môi phổ quát, nó đáp ứng nhiều chức năng trong tự nhiên và trong cơ thể sống; nó có chức năng cấu trúc, trao đổi chất và điều hòa. Trong môi trường nước, hầu hết các phản ứng hóa học của cơ thể sống được thực hiện, cùng nhiều chức năng khác.

Các khí

Nguồn: Pixabay

Bằng sự kết hợp của kiểu cộng hóa trị cực, tức là không có sự khác biệt về độ âm điện, các nguyên tử bằng nhau như O. được liên kết với nhau.

Phân tử sinh học

Nguồn: Max Pixel

Các nguyên tố sinh học này hợp nhất với nhau, và với các nguyên tố sinh học khác, tạo thành các phân tử của chúng sinh.

Chúng được nối với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, tạo ra các đơn vị monome hoặc các phân tử hữu cơ đơn giản. Đến lượt nó, chúng được nối với nhau bằng liên kết cộng hóa trị và tạo thành các phân tử hữu cơ phức tạp hoặc polyme và siêu phân tử.

Vì vậy, các axit amin tạo thành protein, và monosaccharide là đơn vị cấu trúc của carbohydrate hoặc carbohydrate. Axit béo và glixerol tạo nên chất béo có thể xà phòng hóa, và các mononucleotit tạo nên axit nucleic DNA và RNA.

Trong số các siêu phân tử, ví dụ: glycolipid, phospholipid, glycoprotein, lipoprotein, trong số những loại khác.

Người giới thiệu

1. Carey F. (2006). Hóa học hữu cơ. (Xuất bản lần thứ 6). Mexico, Đồi Mc Graw.
2. Anh hùng khóa học. (2018). 2 chức năng của nguyên tố sinh học Nguyên tố sinh học chính giữa. Phục hồi từ: coursehero.com
3. Cronodon. (sf). Nguyên tố sinh học. Phục hồi từ: cronodon.com
4. Nhân sinh quan. (2018). Nguyên tố sinh học: Phân loại (Sơ cấp và Trung học). Phục hồi từ: lifepersona.com
5. Mathews, Holde và Ahern. (Năm 2002). Hóa sinh (xuất bản lần thứ 3). Madrid: PEARSON