CHON: الخصائص المشتركة ، والخصائص ، والجزيئات التي تشكل
CHON : C الكربون ، H الهيدروجين ، O الأكسجين والنيتروجين N ، هي مجموعة من العناصر الكيميائية التي تشكل المادة الحية. بسبب موقعها في الجدول الدوري ، تشترك هذه الذرات في الخصائص التي تجعلها قادرة على تكوين جزيئات عضوية وتساهمية.
تشكل هذه العناصر الكيميائية الأربعة معظم جزيئات الكائنات الحية ، والتي تسمى العناصر الحيوية أو العناصر الحيوية. ينتمون إلى مجموعة من العناصر الحيوية الأولية أو الرئيسية لأنها 95 ٪ في جزيئات الكائنات الحية.
في الصورة العليا ، تظهر جزيئات CHON والذرات: حلقة سداسية كوحدة جزيئية في الكربون ؛ جزيء H 2 (الأخضر) ؛ جزيء ثنائي الذرة O 2 (الأزرق) ؛ وجزيء ثنائي الذرة من N 2 (أحمر) ، مع الرابطة الثلاثية.
لديهم جزء من الخصائص المشتركة ، بعض الخصائص أو الخصائص التي تفسر سبب كونها مناسبة لتكوين جزيئات حيوية. وجود وزن منخفض أو كتلة ذرية ، وهذا يجعلها كهربية جداً وتشكل روابط تساهمية مستقرة وقوية وعالية الطاقة.
ينضمون معا كجزء من بنية الجزيئات الحيوية العضوية مثل البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية. يشاركون أيضًا في تكوين جزيئات غير عضوية ضرورية للحياة ؛ مثل الماء ، H 2 O.
الخصائص المشتركة ل CHON
كتلة ذرية منخفضة
لديهم كتلة ذرية منخفضة. الكتل الذرية لـ C و H و O و N هي: 12 ش ، و 1 يو ، و 16 يو ، و 14 يو. هذا يجعلهم يمتلكون نصف قطر ذري أصغر ، وهذا بدوره يسمح لهم بإنشاء روابط تساهمية مستقرة وقوية.
تتشكل الروابط التساهمية عندما تتقاسم الذرات التي تشارك في تكوين الجزيئات إلكترونات التكافؤ الخاصة بها.
إن وجود كتلة ذرية منخفضة ، وبالتالي نصف قطر ذري أقل ، يجعل هذه الذرات ذات قدرة كهربية كبيرة.
ارتفاع الكهربية
تكون C و H و O و N كهربية للغاية: فهي تجذب بقوة الإلكترونات التي تشترك فيها عندما تشكل روابط داخل جزيء.
جميع الخصائص المشتركة الموصوفة لهذه العناصر الكيميائية مواتية لاستقرار وقوة الروابط التساهمية التي تشكلها.
يمكن أن تكون الروابط التساهمية التي تتشكل منها غير قطبية ، عند انضمام العناصر نفسها ، وتشكيل جزيئات ثنائية الذرة مثل O 2 . يمكن أن تكون أيضًا قطبية (أو قطبية نسبيًا) عندما تكون إحدى الذرات أكثر كهربيًا من غيرها من الذرات ، كما في حالة O بالنسبة إلى H.
هذه العناصر الكيميائية لها حركة بين الكائنات الحية والبيئة المعروفة باسم الدورة الكيميائية الحيوية في الطبيعة.
خاصة ميزات
فيما يلي بعض الخصائص أو الخواص التي يمتلكها كل عنصر من هذه العناصر الكيميائية والتي تعطي سببًا لوظيفتها الهيكلية للجزيئات الحيوية.
ذرة الكربون C
- بالنسبة للرباعية ، يمكن أن تشكل C 4 روابط مع 4 عناصر مختلفة أو متساوية ، وتشكل مجموعة كبيرة ومتنوعة من الجزيئات العضوية.
- يمكن ربطه بذرات الكربون الأخرى التي تشكل سلاسل طويلة ، والتي يمكن أن تكون خطية أو متفرعة.
- يمكن أن تشكل أيضًا جزيئات دورية أو مغلقة.
- يمكن أن تشكل جزيئات ذات روابط بسيطة أو مزدوجة أو ثلاثية. إذا كان في الهيكل إلى جانب C نقاء H ، فإننا نتحدث عن الهيدروكربونات: الألكانات والألكينات والألكينات ، على التوالي.
- عند الانضمام إلى O ، أو N ، تحصل الرابطة على قطبية ، مما يسهل ذوبان الجزيئات التي تنشأ.
- عندما يتم دمجها مع ذرات أخرى مثل O و H و N ، فإنها تشكل عائلات مختلفة من الجزيئات العضوية. يمكن أن تشكل الألدهيدات والكيتونات والكحوليات والأحماض الكربوكسيلية والأمينات والإيثرات والإسترات وغيرها من المركبات.
- سيكون للجزيئات العضوية التشكل المكاني المختلفة ، والتي ستكون مرتبطة بالوظيفة أو النشاط البيولوجي.
ذرة H
- يحتوي على أصغر عدد ذري لجميع العناصر الكيميائية ، ويتحد مع O لتكوين الماء.
- توجد ذرة H في نسبة كبيرة في الهياكل العظمية الكربونية التي تشكل الجزيئات العضوية.
- كلما زادت كمية روابط CH في الجزيئات الحيوية ، زادت الطاقة الناتجة عن أكسدة هذه الخلايا. لهذا السبب ، فإن أكسدة الأحماض الدهنية تولد طاقة أكثر من تلك التي تنتج في هدم الكربوهيدرات.
ذرة يا
إنه الهيكل الحيوي الذي مع الماء شكل H. الأكسجين أكثر إلكترونيا من الهيدروجين ، والذي يسمح له بتكوين ثنائيات أقطاب في جزيء الماء.
تسهل هذه الأقطاب الثنائية تكوين تفاعلات قوية تسمى روابط الهيدروجين. الروابط الضعيفة مثل الجسور H ضرورية للذوبان الجزيئي وللحفاظ على بنية الجزيئات الحيوية.
ذرة N
- يوجد في المجموعة الأمينية للأحماض الأمينية ، وفي المجموعة المتغيرة لبعض الأحماض الأمينية مثل الهستيدين ، وغيرها.
- إنه ضروري لتكوين السكريات الأمينية ، القواعد النيتروجينية للنيوكليوتيدات ، الإنزيمات المساعدة ، من بين الجزيئات العضوية الأخرى.
الجزيئات التي تشكل CHON
الماء
يتم ربط H و O بواسطة روابط تساهمية تشكل الماء بنسبة 2H و O. نظرًا لأن الأكسجين أكثر كهربيًا من الهيدروجين ، يتم ربطهما في تكوين رابطة تساهمية من النوع القطبي.
عن طريق امتلاك هذا النوع من الروابط التساهمية ، فإنه يسمح للعديد من المواد بالذوبان من خلال تكوين روابط هيدروجينية معهم. الماء جزء من بنية الكائن الحي أو الكائن الحي في 70 إلى 80٪ تقريبًا.
الماء هو المذيبات العالمية ، فهو يؤدي وظائف كثيرة في الطبيعة وفي الكائنات الحية ؛ لديها وظيفة هيكلية ، والتمثيل الغذائي والتنظيمي. في الوسط المائي ، يتم تنفيذ معظم التفاعلات الكيميائية للكائنات الحية ، من بين العديد من الوظائف الأخرى.
الغازات
بواسطة اتحاد من النوع التساهمي أبولار ، وهذا يعني ، دون اختلاف في الكهربية ، تتحد الذرات المتساوية مثل الأوكسجين ، وبالتالي تتشكل الغازات في الغلاف الجوي ، مثل النيتروجين والأكسجين الجزيئي ، وهي ضرورية للبيئة والبيئة والكائنات الحية.
الجزيئات الحيوية
تتحد هذه العناصر الحيوية فيما بينها ، ومع العناصر الحيوية الأخرى ، التي تشكل جزيئات الكائنات الحية.
ينضم إليهم روابط تساهمية ، مما يؤدي إلى إنشاء وحدات أحادية أو جزيئات عضوية بسيطة. يتم ربط هذه بدورها من قبل الروابط التساهمية وتشكيل البوليمرات أو الجزيئات العضوية المعقدة والسوبرامول.
وهكذا ، تشكل الأحماض الأمينية بروتينات ، والسكريات الأحادية هي الوحدات الهيكلية للكربوهيدرات أو الكربوهيدرات. تشكل الأحماض الدهنية والجلسرين الدهون الدهنية ، وتشكل الأحاديات النيكلية الأحماض النووية DNA و RNA.
من بين الجزيئات العليا ، على سبيل المثال: جليكوليبيدات ، فسفوليبيدات ، جليكوبروتينات ، بروتينات دهنية ، وغيرها.
