CHON: GEMEINSAME EIGENSCHAFTEN, BESONDERHEITEN UND MOLEKÜLE - CHEMIE - 2025

CHON : C-Kohlenstoff, H-Wasserstoff, O-Sauerstoff und N-Stickstoff sind eine Gruppe chemischer Elemente, aus denen lebende Materie besteht. Aufgrund ihrer Position im Periodensystem weisen diese Atome Eigenschaften auf, die sie zur Bildung organischer und kovalenter Moleküle geeignet machen.

Diese vier chemischen Elemente bilden die meisten Moleküle von Lebewesen, sogenannte Bioelemente oder biogene Elemente. Sie gehören zur Gruppe der primären oder wichtigsten Bioelemente, da sie zu 95% in den Molekülen von Lebewesen enthalten sind.

Quelle: Gabriel Bolívar

Die CHON-Moleküle und -Atome sind im oberen Bild dargestellt: ein hexagonaler Ring als molekulare Einheit in Kohlenstoff; das H ₂ -Molekül (grüne Farbe); das zweiatomige Molekül von O ₂ (blau gefärbt); und das zweiatomige Molekül von N ₂ (rot) mit seiner Dreifachbindung.

Abgesehen von den gemeinsamen Eigenschaften weisen sie einige Besonderheiten oder Merkmale auf, die erklären, warum sie zur Bildung von Biomolekülen geeignet sind. Durch ihr geringes Atomgewicht oder ihre geringe Atommasse sind sie sehr elektronegativ und bilden stabile, starke und energiereiche kovalente Bindungen.

Sie binden zusammen und bilden einen Teil der Struktur organischer Biomoleküle wie Proteine, Kohlenhydrate, Lipide und Nukleinsäuren. Sie sind auch an der Bildung anorganischer Moleküle beteiligt, die für das Leben lebenswichtig sind. wie Wasser, H ₂ O.

CHON Gemeinsame Funktionen

Geringe Atommasse

Sie haben eine niedrige Atommasse. Die Atommassen von C, H, O und N sind: 12u, 1u, 16u und 14u. Dies führt dazu, dass sie einen kleineren Atomradius haben, was es ihnen wiederum ermöglicht, stabile und starke kovalente Bindungen herzustellen.

Kovalente Bindungen entstehen, wenn die Atome, die an der Bildung der Moleküle beteiligt sind, ihre Valenzelektronen teilen.

Eine geringe Atommasse und damit ein geringerer Atomradius machen diese Atome sehr elektronegativ.

Hohe Elektronegativität

C, H, O und N sind hoch elektronegativ: Sie ziehen die Elektronen, die sie teilen, stark an, wenn sie Bindungen innerhalb eines Moleküls bilden.

Alle für diese chemischen Elemente beschriebenen gemeinsamen Eigenschaften sind günstig für die Stabilität und Festigkeit der von ihnen gebildeten kovalenten Bindungen.

Die kovalenten Bindungen, die sie bilden, können unpolar sein, wenn sich dieselben Elemente verbinden und zweiatomige Moleküle wie O _{2 bilden} . Sie können auch polar (oder relativ polar) sein, wenn eines der Atome elektronegativer als das andere ist, wie im Fall von O in Bezug auf H.

Diese chemischen Elemente haben eine Bewegung zwischen Lebewesen und der Umwelt, die als biogeochemischer Kreislauf in der Natur bekannt ist.

Besondere Merkmale

Einige Besonderheiten oder Eigenschaften, die jedes dieser chemischen Elemente besitzt und die die strukturelle Funktion von Biomolekülen begründen, werden nachstehend erwähnt.

Das Kohlenstoffatom C.

- Aufgrund seiner Tetravalenz kann C 4 Bindungen mit 4 verschiedenen oder gleichen Elementen bilden und eine große Vielfalt organischer Moleküle bilden.

-Es kann an andere Kohlenstoffatome gebunden sein und lange Ketten bilden, die linear oder verzweigt sein können.

-Es kann auch cyclische oder geschlossene Moleküle bilden.

-Es kann Moleküle mit Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindungen bilden. Wenn die Struktur zusätzlich zu C reines H enthält, sprechen wir von Kohlenwasserstoffen: Alkanen, Alkenen bzw. Alkinen.

- Durch Verbinden mit O oder N erhält die Bindung eine Polarität, die die Löslichkeit der von ihr erzeugten Moleküle erleichtert.

- Durch die Kombination mit anderen Atomen wie O, H und N werden verschiedene Familien organischer Moleküle gebildet. Es kann unter anderem Aldehyde, Ketone, Alkohole, Carbonsäuren, Amine, Ether, Ester bilden.

-Organische Moleküle haben unterschiedliche räumliche Konformationen, die mit der Funktionalität oder biologischen Aktivität zusammenhängen.

Das H-Atom

-Es hat die niedrigste Ordnungszahl aller chemischen Elemente und verbindet sich mit O zu Wasser.

-Dieses H-Atom ist zu einem großen Teil in den Kohlenstoffgerüsten vorhanden, die organische Moleküle bilden.

-Je größer die Menge an CH-Bindungen in den Biomolekülen ist, desto größer ist die Energie, die bei ihrer Oxidation erzeugt wird. Aus diesem Grund erzeugt die Oxidation von Fettsäuren mehr Energie als beim Abbau von Kohlenhydraten.

Das O-Atom

Es ist das Bioelement, das zusammen mit H Wasser bildet. Sauerstoff ist elektronegativer als Wasserstoff, wodurch Dipole im Wassermolekül gebildet werden können.

Diese Dipole erleichtern die Bildung starker Wechselwirkungen, die als Wasserstoffbrücken bezeichnet werden. Schwache Bindungen wie H-Brücken sind für die molekulare Löslichkeit und die Aufrechterhaltung der Struktur von Biomolekülen wesentlich.

Das N-Atom

-Es findet sich in der Aminogruppe von Aminosäuren und in der variablen Gruppe einiger Aminosäuren, wie z. B. Histidin.

-Es ist wichtig für die Bildung von Aminozuckern, den stickstoffhaltigen Basen von Nukleotiden, Coenzymen und anderen organischen Molekülen.

Moleküle, aus denen CHON besteht

Wasser

Quelle: Pixabay

H und O sind durch kovalente Bindungen verbunden, wobei Wasser in einem Anteil von 2H und O gebildet wird. Da Sauerstoff elektronegativer als Wasserstoff ist, verbinden sie sich zu einer kovalenten Bindung vom polaren Typ.

Durch diese Art der kovalenten Bindung können viele Substanzen durch Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen löslich werden. Wasser ist zu etwa 70 bis 80% Teil der Struktur eines Organismus oder Lebewesens.

Wasser ist das universelle Lösungsmittel, es erfüllt viele Funktionen in der Natur und in Lebewesen; Es hat strukturelle, metabolische und regulatorische Funktionen. In einem wässrigen Medium werden neben vielen anderen Funktionen die meisten chemischen Reaktionen von Lebewesen durchgeführt.

Die Gase

Quelle: Pixabay

Durch die Vereinigung des unpolaren kovalenten Typs, dh ohne Unterschied in der Elektronegativität, werden gleiche Atome wie O vereinigt. Auf diese Weise entstehen atmosphärische Gase wie Stickstoff und molekularer Sauerstoff, die für die Umwelt und die Lebewesen wesentlich sind.

Biomoleküle

Quelle: Max Pixel

Diese Bioelemente verbinden sich miteinander und mit anderen Bioelementen und bilden die Moleküle von Lebewesen.

Sie sind durch kovalente Bindungen verbunden, wodurch monomere Einheiten oder einfache organische Moleküle entstehen. Diese wiederum sind durch kovalente Bindungen verbunden und bilden komplexe organische Moleküle oder Polymere und Supramoleküle.

Somit bilden Aminosäuren Proteine ​​und Monosaccharide sind die Struktureinheiten von Kohlenhydraten oder Kohlenhydraten. Fettsäuren und Glycerin bilden verseifbare Lipide, und Mononukleotide bilden die DNA und RNA der Nukleinsäuren.

Zu den Supramolekülen gehören beispielsweise: Glykolipide, Phospholipide, Glykoproteine, Lipoproteine ​​unter anderem.

Verweise

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