CHON: KARAKTERISTIK UMUM, KEANEHAN DAN MOLEKUL - KIMIA - 2025

CHON : C karbon, H hidrogen, O oksigen dan N nitrogen, adalah sekelompok unsur kimia yang menyusun materi hidup. Karena lokasinya di tabel periodik, atom-atom ini memiliki karakteristik yang sama sehingga cocok untuk membentuk molekul organik dan kovalen.

Keempat unsur kimia ini menyusun sebagian besar molekul makhluk hidup, yang disebut unsur bio atau unsur biogenik. Mereka termasuk dalam kelompok bioelemen primer atau utama karena 95% berada dalam molekul makhluk hidup.

Sumber: Gabriel Bolívar

Molekul dan atom CHON ditunjukkan pada gambar atas: cincin heksagonal sebagai unit molekul dalam karbon; molekul H ₂ (berwarna hijau); molekul diatomik O ₂ (berwarna biru); dan molekul diatomik N ₂ (merah), dengan ikatan rangkap tiga.

Mereka memiliki, terlepas dari sifat umum, beberapa keanehan atau karakteristik yang menjelaskan mengapa mereka cocok untuk membentuk biomolekul. Dengan memiliki massa atau massa atom yang rendah, hal ini membuatnya sangat elektronegatif dan membentuk ikatan kovalen yang stabil, kuat, dan berenergi tinggi.

Mereka mengikat bersama membentuk bagian dari struktur biomolekul organik seperti protein, karbohidrat, lipid dan asam nukleat. Mereka juga berpartisipasi dalam pembentukan molekul anorganik yang penting bagi keberadaan kehidupan; seperti air, H ₂ O.

Fitur Umum CHON

Massa atom rendah

Mereka memiliki massa atom yang rendah. Massa atom C, H, O dan N adalah: 12u, 1u, 16u dan 14u. Hal ini menyebabkan mereka memiliki jari-jari atom yang lebih kecil, yang pada gilirannya memungkinkan mereka untuk membentuk ikatan kovalen yang kuat dan stabil.

Ikatan kovalen terbentuk ketika atom yang berpartisipasi membentuk molekul berbagi elektron valensinya.

Memiliki massa atom yang rendah, dan karenanya jari-jari atom yang lebih rendah, membuat atom-atom ini sangat elektronegatif.

Elektronegativitas tinggi

C, H, O, dan N sangat elektronegatif: mereka sangat menarik elektron yang mereka bagi ketika mereka membentuk ikatan di dalam molekul.

Semua sifat umum yang dijelaskan untuk unsur kimia ini menguntungkan untuk stabilitas dan kekuatan ikatan kovalen yang mereka bentuk.

Ikatan kovalen yang mereka bentuk dapat menjadi apolar, ketika unsur-unsur yang sama bergabung, membentuk molekul diatomik seperti O ₂ . Mereka juga bisa menjadi polar (atau relatif polar) ketika salah satu atom lebih elektronegatif daripada yang lain, seperti dalam kasus O sehubungan dengan H.

Unsur kimiawi ini memiliki pergerakan antara makhluk hidup dan lingkungan yang dikenal dengan siklus biogeokimia di alam.

Fitur spesial

Beberapa kekhasan atau sifat yang dimiliki oleh masing-masing unsur kimia yang memberikan alasan fungsi struktural biomolekul tersebut disebutkan di bawah ini.

Atom karbon C

-Karena tetravalensinya, C dapat membentuk 4 ikatan dengan 4 unsur yang berbeda atau sama, membentuk berbagai macam molekul organik.

-Ini dapat melekat pada atom karbon lain yang membentuk rantai panjang, yang bisa linier atau bercabang.

-Itu juga dapat membentuk molekul siklik atau tertutup.

-Itu dapat membentuk molekul dengan ikatan tunggal, ganda atau rangkap tiga. Jika ada H murni dalam struktur selain C, maka kita berbicara tentang hidrokarbon: alkana, alkena, dan alkuna.

-Dengan bergabung dengan O, atau N, ikatan memperoleh polaritas, yang memfasilitasi kelarutan molekul asalnya.

-Dengan menggabungkan dengan atom lain seperti O, H dan N, itu membentuk keluarga molekul organik yang berbeda. Ini dapat membentuk aldehida, keton, alkohol, asam karboksilat, amina, eter, ester, di antara senyawa lainnya.

Molekul organik akan memiliki konformasi spasial yang berbeda, yang akan berkaitan dengan fungsi atau aktivitas biologisnya.

Atom H.

-Itu memiliki nomor atom terendah dari semua unsur kimia, dan bergabung dengan O untuk membentuk air.

-Atom H ini hadir dalam proporsi yang besar dalam kerangka karbon yang membentuk molekul organik.

- Semakin besar jumlah ikatan CH dalam biomolekul, semakin besar energi yang dihasilkan dengan oksidasi mereka. Untuk alasan ini, oksidasi asam lemak menghasilkan lebih banyak energi daripada yang diproduksi dalam katabolisme karbohidrat.

Atom O.

Ini adalah bioelement yang bersama-sama dengan air bentuk H. Oksigen lebih elektronegatif daripada hidrogen, yang memungkinkannya membentuk dipol dalam molekul air.

Dipol ini memfasilitasi pembentukan interaksi yang kuat, yang disebut ikatan hidrogen. Ikatan lemah seperti jembatan H sangat penting untuk kelarutan molekul dan untuk menjaga struktur biomolekul.

Atom N.

-Ini ditemukan dalam kelompok amino asam amino, dan dalam kelompok variabel beberapa asam amino seperti histidin, antara lain.

-Ini penting untuk pembentukan gula amino, basa nitrogen nukleotida, koenzim, di antara molekul organik lainnya.

Molekul yang menyusun CHON

air

Sumber: Pixabay

H dan O disatukan melalui ikatan kovalen yang membentuk air dalam proporsi 2H dan O. Karena oksigen lebih elektronegatif daripada hidrogen, mereka bersatu membentuk ikatan kovalen tipe kutub.

Dengan memiliki jenis ikatan kovalen ini, memungkinkan banyak zat larut dengan membentuk ikatan hidrogen dengannya. Air adalah sekitar 70 sampai 80% bagian dari struktur suatu organisme atau makhluk hidup.

Air adalah pelarut universal, ia memenuhi banyak fungsi di alam dan makhluk hidup; ia memiliki fungsi struktural, metabolik dan pengaturan. Dalam medium berair, sebagian besar reaksi kimiawi makhluk hidup terjadi, di antara banyak fungsi lainnya.

Gasnya

Sumber: Pixabay

Dengan penyatuan tipe kovalen apolar, yaitu, tanpa perbedaan dalam keelektronegatifan, atom-atom yang sama seperti O disatukan. Dengan demikian, gas-gas atmosfer terbentuk, seperti nitrogen dan oksigen molekuler, yang penting bagi lingkungan dan makhluk hidup.

Biomolekul

Sumber: Max Pixel

Bioelemen ini bersatu satu sama lain, dan dengan bioelemen lainnya, membentuk molekul makhluk hidup.

Mereka bergabung dengan ikatan kovalen, menimbulkan unit monomer atau molekul organik sederhana. Ini pada gilirannya bergabung dengan ikatan kovalen dan membentuk molekul organik kompleks atau polimer dan supramolekul.

Jadi, asam amino membentuk protein, dan monosakarida adalah unit struktural karbohidrat atau karbohidrat. Asam lemak dan gliserol membentuk lipid yang dapat disaponifikasi, dan mononukleotida membentuk asam nukleat DNA dan RNA.

Di antara supramolécules adalah, misalnya: glikolipid, fosfolipid, glikoprotein, lipoprotein, dan lain-lain.

Referensi

1. Carey F. (2006). Kimia organik. (Edisi ke-6). Meksiko, Mc Graw Hill.
2. Pahlawan Kursus. (2018). 2 fungsi bioelemen utama di antaranya. Diperoleh dari: coursehero.com
3. Cronodon. (sf). Bioelemen. Dipulihkan dari: cronodon.com
4. Manusia Hidup. (2018). Bioelements: Klasifikasi (Primer dan Sekunder). Diperoleh dari: lifepersona.com
5. Mathews, Holde dan Ahern. (2002). Biochemistry (edisi ke-3rd). Madrid: PEARSON