تشون: الخصائص المشتركة والخصائص والجزيئات - كيمياء - 2025

CHON: الكربون C ، الهيدروجين الهيدروجين ، الأكسجين والأكسجين والنيتروجين ، هي مجموعة من العناصر الكيميائية التي تشكل المادة الحية. نظرًا لموقعها في الجدول الدوري ، تشترك هذه الذرات في الخصائص التي تجعلها مناسبة لتشكيل الجزيئات العضوية والتساهمية.

تشكل هذه العناصر الكيميائية الأربعة معظم جزيئات الكائنات الحية ، والتي تسمى العناصر الحيوية أو العناصر الحيوية. ينتمون إلى مجموعة العناصر الحيوية الأولية أو الرئيسية لأنهم يتواجدون بنسبة 95٪ في جزيئات الكائنات الحية.

المصدر: غابرييل بوليفار

تظهر جزيئات C HON والذرات في الصورة العليا: حلقة سداسية كوحدة جزيئية في الكربون ؛ جزيء H ₂ (أخضر اللون) ؛ جزيء ثنائي الذرة O ₂ (أزرق اللون) ؛ والجزيء ثنائي الذرة لـ N ₂ (أحمر) ، برابطة ثلاثية.

بصرف النظر عن الخصائص المشتركة ، فإن لديهم بعض الخصائص أو الخصائص التي تفسر سبب ملاءمتها لتشكيل الجزيئات الحيوية. من خلال وجود وزن أو كتلة ذرية منخفضة ، فإن هذا يجعلها كهرسلبية للغاية وتشكل روابط تساهمية مستقرة وقوية وعالية الطاقة.

ترتبط معًا لتشكل جزءًا من بنية الجزيئات الحيوية العضوية مثل البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية. كما أنهم يشاركون في تكوين الجزيئات غير العضوية الضرورية لوجود الحياة ؛ مثل الماء ، H ₂ O.

الميزات المشتركة CHON

كتلة ذرية منخفضة

لديهم كتلة ذرية منخفضة. الكتل الذرية لـ C و H و O و N هي: 12 ش ، 1 ش ، 16 ش و 14 ش. هذا يجعلهم يمتلكون نصف قطر ذري أصغر ، والذي بدوره يسمح لهم بإنشاء روابط تساهمية ثابتة وقوية.

تتشكل الروابط التساهمية عندما تشترك الذرات التي تشارك في تكوين الجزيئات في إلكترونات التكافؤ.

وجود كتلة ذرية منخفضة ، وبالتالي نصف قطر ذري منخفض ، يجعل هذه الذرات كهرسلبية للغاية.

عالية الكهربية

C و H و O و N كهرسلبية للغاية: فهي تجذب بقوة الإلكترونات التي تشاركها عندما تشكل روابط داخل الجزيء.

جميع الخصائص المشتركة الموصوفة لهذه العناصر الكيميائية مواتية لاستقرار وقوة الروابط التساهمية التي تشكلها.

يمكن للروابط التساهمية التي تشكلها أن تكون قطبية ، عندما تنضم نفس العناصر ، مكونة جزيئات ثنائية الذرة مثل O ₂. يمكن أن تكون أيضًا قطبية (أو قطبية نسبيًا) عندما تكون إحدى الذرات كهرسلبية أكثر من الأخرى ، كما في حالة O فيما يتعلق بـ H.

هذه العناصر الكيميائية لها حركة بين الكائنات الحية والبيئة المعروفة باسم الدورة البيوجيوكيميائية في الطبيعة.

مميزات خاصة

بعض الخصائص أو الخصائص التي يمتلكها كل عنصر من هذه العناصر الكيميائية والتي تعطي سببًا لوظيفتها الهيكلية للجزيئات الحيوية مذكورة أدناه.

ذرة الكربون ج

- بسبب رباعي التكافؤ ، يمكن لـ C تكوين 4 روابط مع 4 عناصر مختلفة أو متساوية ، مما يشكل مجموعة كبيرة ومتنوعة من الجزيئات العضوية.

- يمكن ربطه بذرات كربون أخرى مكونة سلاسل طويلة يمكن أن تكون خطية أو متفرعة.

-يمكنه أيضًا تكوين جزيئات دورية أو مغلقة.

-يمكن أن تشكل جزيئات ذات روابط مفردة أو مزدوجة أو ثلاثية. إذا كان هناك H نقي في الهيكل بالإضافة إلى C ، فإننا نتحدث عن الهيدروكربونات: الألكانات والألكينات والألكينات على التوالي.

-من خلال الانضمام إلى O أو N ، تكتسب الرابطة قطبية ، مما يسهل قابلية ذوبان الجزيئات التي تنشأ عنها.

- من خلال الدمج مع ذرات أخرى مثل O و H و N ، فإنها تشكل عائلات مختلفة من الجزيئات العضوية. يمكن أن تشكل الألدهيدات ، والكيتونات ، والكحول ، والأحماض الكربوكسيلية ، والأمينات ، والإيثرات ، والإسترات ، من بين مركبات أخرى.

- الجزيئات العضوية سيكون لها شكل مكاني مختلف ، والذي سيكون مرتبطًا بالوظيفة أو النشاط البيولوجي.

ذرة H.

- يحتوي على أقل عدد ذري ​​من جميع العناصر الكيميائية ويتحد مع O لتكوين الماء.

- توجد ذرة H هذه بنسبة كبيرة في الهياكل العظمية الكربونية التي تشكل جزيئات عضوية.

- كلما زادت كمية روابط CH في الجزيئات الحيوية ، زادت الطاقة الناتجة عن الأكسدة. لهذا السبب ، فإن أكسدة الأحماض الدهنية تولد طاقة أكثر من تلك المنتجة في هدم الكربوهيدرات.

ذرة O

إنه العنصر الحيوي الذي يشكل الماء مع H. الأكسجين أكثر كهرسلبية من الهيدروجين ، مما يسمح له بتكوين ثنائيات أقطاب في جزيء الماء.

هذه ثنائيات الأقطاب تسهل تكوين تفاعلات قوية تسمى روابط الهيدروجين. الروابط الضعيفة مثل جسور H ضرورية للذوبان الجزيئي وللحفاظ على بنية الجزيئات الحيوية.

ذرة N

- يوجد في المجموعة الأمينية للأحماض الأمينية ، وفي المجموعة المتغيرة لبعض الأحماض الأمينية مثل الهيستيدين وغيرها.

- ضروري لتكوين السكريات الأمينية ، والقواعد النيتروجينية للنيوكليوتيدات ، والإنزيمات المساعدة ، من بين الجزيئات العضوية الأخرى.

الجزيئات التي تتكون منها CHON

الماء

المصدر: Pixabay

يتم ربط H و O بواسطة روابط تساهمية مكونة الماء بنسبة 2H و O. ولأن الأكسجين أكثر كهرسلبية من الهيدروجين ، فإنهما يتحدان معًا لتكوين رابطة تساهمية من النوع القطبي.

من خلال وجود هذا النوع من الرابطة التساهمية ، فإنه يسمح للذوبان في العديد من المواد عن طريق تكوين روابط هيدروجينية معهم. يشكل الماء حوالي 70 إلى 80٪ جزء من بنية الكائن الحي أو الكائن الحي.

الماء هو المذيب الشامل ، وهو يؤدي وظائف عديدة في الطبيعة وفي الكائنات الحية ؛ لديها وظائف هيكلية ، التمثيل الغذائي والتنظيمي. في الوسط المائي ، يتم تنفيذ معظم التفاعلات الكيميائية للكائنات الحية ، من بين العديد من الوظائف الأخرى.

الغازات

المصدر: Pixabay

من خلال اتحاد النوع التساهمي القطبي ، أي بدون اختلاف في الكهربية ، تتحد الذرات المتساوية مثل O ، وبالتالي تتشكل غازات الغلاف الجوي ، مثل النيتروجين والأكسجين الجزيئي ، الضرورية للبيئة والكائنات الحية.

الجزيئات الحيوية

المصدر: Max Pixel

تتحد هذه العناصر الحيوية مع بعضها البعض ومع العناصر الحيوية الأخرى ، وتشكل جزيئات الكائنات الحية.

يتم ربطها بواسطة روابط تساهمية ، مما يؤدي إلى ظهور وحدات أحادية أو جزيئات عضوية بسيطة. وترتبط هذه بدورها بالروابط التساهمية وتشكل جزيئات عضوية معقدة أو بوليمرات وجزيئات فائقة.

وهكذا ، فإن الأحماض الأمينية تشكل البروتينات ، والسكريات الأحادية هي الوحدات الهيكلية للكربوهيدرات أو الكربوهيدرات. تشكل الأحماض الدهنية والجلسرين دهونًا قابلة للتصبن ، وتشكل أحاديات النيوكليوتيدات الأحماض النووية DNA و RNA.

من بين الكوليسترول الفائق ، على سبيل المثال: جليكوليبيد ، فسفوليبيد ، بروتينات سكرية ، بروتينات دهنية ، من بين أمور أخرى.

المراجع

1. كاري ف. (2006). الكيمياء العضوية. (الطبعة السادسة). المكسيك ، ماك جراو هيل.
2. بالطبع بطل. (2018). 2 ـ وظيفة العناصر الحيوية الأساسية بين العناصر الحيوية. تم الاسترجاع من: coursehero.com
3. كرونودون. (سادس). العناصر الحيوية. تم الاسترجاع من: cronodon.com
4. حياة الشخص. (2018). العناصر الحيوية: التصنيف (الابتدائي والثانوي). تم الاسترجاع من: lifepersona.com
5. ماثيوز وهولد وأهيرن. (2002). الكيمياء الحيوية (الطبعة الثالثة). مدريد: بيرسون