CHON: CARATTERISTICHE COMUNI, PECULIARITÀ E MOLECOLE - CHIMICA - 2026

CHON : carbonio C, idrogeno H, ossigeno O e azoto azotato, sono un gruppo di elementi chimici che costituiscono la materia vivente. A causa della loro posizione sulla tavola periodica, questi atomi condividono caratteristiche che li rendono adatti a formare molecole organiche e covalenti.

Questi quattro elementi chimici costituiscono la maggior parte delle molecole degli esseri viventi, chiamati bioelementi o elementi biogenici. Appartengono al gruppo dei bioelementi primari o principali perché sono per il 95% nelle molecole degli esseri viventi.

Fonte: Gabriel Bolívar

Le molecole e gli atomi di CHON sono mostrati nell'immagine in alto: un anello esagonale come unità molecolare nel carbonio; la molecola H ₂ (di colore verde); la molecola biatomica di O ₂ (colorata in blu); e la molecola biatomica di N ₂ (rossa), con il suo triplo legame.

Hanno, oltre alle proprietà comuni, alcune peculiarità o caratteristiche che spiegano perché sono adatte a formare biomolecole. Avendo un basso peso atomico o massa, questo li rende molto elettronegativi e formano legami covalenti stabili, forti e ad alta energia.

Si legano insieme formando parte della struttura delle biomolecole organiche come proteine, carboidrati, lipidi e acidi nucleici. Partecipano anche alla formazione di molecole inorganiche essenziali per l'esistenza della vita; come l'acqua, H ₂ O.

Caratteristiche comuni di CHON

Bassa massa atomica

Hanno una massa atomica bassa. Le masse atomiche di C, H, O e N sono: 12u, 1u, 16u e 14u. Ciò fa sì che abbiano un raggio atomico più piccolo, che a sua volta consente loro di stabilire legami covalenti stabili e forti.

I legami covalenti si formano quando gli atomi che partecipano alla formazione delle molecole condividono i loro elettroni di valenza.

Avere una massa atomica bassa, e quindi un raggio atomico inferiore, rende questi atomi molto elettronegativi.

Elevata elettronegatività

C, H, O e N sono altamente elettronegativi: attraggono fortemente gli elettroni che condividono quando formano legami all'interno di una molecola.

Tutte le proprietà comuni descritte per questi elementi chimici sono favorevoli alla stabilità e alla forza dei legami covalenti che formano.

I legami covalenti che formano possono essere apolari, quando gli stessi elementi si uniscono, formando molecole biatomiche come O ₂ . Possono anche essere polari (o relativamente polari) quando uno degli atomi è più elettronegativo dell'altro, come nel caso di O rispetto a H.

Questi elementi chimici hanno un movimento tra gli esseri viventi e l'ambiente noto come ciclo biogeochimico in natura.

Caratteristiche speciali

Di seguito vengono menzionate alcune particolarità o proprietà possedute da ciascuno di questi elementi chimici che danno ragione alla sua funzione strutturale di biomolecole.

L'atomo di carbonio C

-A causa della sua tetravalenza, C può formare 4 legami con 4 elementi diversi o uguali, formando una grande varietà di molecole organiche.

-Può essere attaccato ad altri atomi di carbonio formando lunghe catene, che possono essere lineari o ramificate.

-Può anche formare molecole cicliche o chiuse.

-Può formare molecole con legami singoli, doppi o tripli. Se nella struttura è presente H puro oltre a C, si parla di idrocarburi: rispettivamente alcani, alcheni e alchini.

-Unendosi con O, o N, il legame acquisisce polarità, che facilita la solubilità delle molecole originate.

-Con la combinazione con altri atomi come O, H e N, forma diverse famiglie di molecole organiche. Può formare aldeidi, chetoni, alcoli, acidi carbossilici, ammine, eteri, esteri, tra gli altri composti.

-Le molecole organiche avranno una conformazione spaziale diversa, che sarà correlata alla funzionalità o attività biologica.

L'atomo H.

-Ha il numero atomico più basso di tutti gli elementi chimici e si combina con O per formare l'acqua.

-Questo atomo di H è presente in gran parte negli scheletri di carbonio che formano molecole organiche.

-Maggiore è la quantità di legami CH nelle biomolecole, maggiore è l'energia prodotta con la loro ossidazione. Per questo motivo l'ossidazione degli acidi grassi genera più energia di quella prodotta nel catabolismo dei carboidrati.

L'atomo di O

È il bioelemento che insieme all'H forma l'acqua. L'ossigeno è più elettronegativo dell'idrogeno, il che gli consente di formare dipoli nella molecola d'acqua.

Questi dipoli facilitano la formazione di forti interazioni, chiamate legami idrogeno. I legami deboli come i ponti H sono essenziali per la solubilità molecolare e per il mantenimento della struttura delle biomolecole.

L'atomo di azoto

-Si trova nel gruppo amminico degli amminoacidi e nel gruppo variabile di alcuni amminoacidi come l'istidina, tra gli altri.

-È essenziale per la formazione di amino zuccheri, le basi azotate dei nucleotidi, coenzimi, tra le altre molecole organiche.

Molecole che compongono CHON

acqua

Fonte: Pixabay

H e O sono uniti da legami covalenti, formando acqua in una proporzione di 2H e O. Poiché l'ossigeno è più elettronegativo dell'idrogeno, si uniscono per formare un legame covalente di tipo polare.

Avendo questo tipo di legame covalente, consente a molte sostanze di essere solubili formando legami idrogeno con esse. L'acqua fa parte dal 70 all'80% circa della struttura di un organismo o essere vivente.

L'acqua è il solvente universale, svolge molte funzioni nella natura e negli esseri viventi; ha funzioni strutturali, metaboliche e regolatorie. In un mezzo acquoso, viene eseguita la maggior parte delle reazioni chimiche degli esseri viventi, tra molte altre funzioni.

I gas

Fonte: Pixabay

Per unione del tipo covalente apolare, cioè senza differenza di elettronegatività, si uniscono atomi uguali come O. Si formano così i gas atmosferici, come l'azoto e l'ossigeno molecolare, essenziali per l'ambiente e gli esseri viventi.

biomolecole

Fonte: Max Pixel

Questi bioelementi si uniscono tra loro e con altri bioelementi, formando le molecole degli esseri viventi.

Sono uniti da legami covalenti, dando origine a unità monomeriche o semplici molecole organiche. Questi a loro volta sono uniti da legami covalenti e formano molecole organiche complesse o polimeri e supramolecole.

Pertanto, gli amminoacidi formano le proteine ​​ei monosaccaridi sono le unità strutturali dei carboidrati o dei carboidrati. Gli acidi grassi e il glicerolo costituiscono i lipidi saponificabili e i mononucleotidi costituiscono gli acidi nucleici DNA e RNA.

Tra le supramolecole ci sono, ad esempio: glicolipidi, fosfolipidi, glicoproteine, lipoproteine, tra gli altri.

Riferimenti

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