CHON: CARACTERÍSTICAS COMUNS, PECULIARIDADES E MOLÉCULAS - QUÍMICA - 2025

CHON: carbono C, hidrogênio H, oxigênio O e nitrogênio N são um grupo de elementos químicos que constituem a matéria viva. Devido à sua localização na tabela periódica, esses átomos compartilham características que os tornam adequados para a formação de moléculas orgânicas e covalentes.

Esses quatro elementos químicos constituem a maioria das moléculas dos seres vivos, chamados de bioelementos ou elementos biogênicos. Pertencem ao grupo dos bioelementos primários ou principais, pois estão 95% nas moléculas dos seres vivos.

Fonte: Gabriel Bolívar

As moléculas e átomos CHON são mostrados na imagem superior: um anel hexagonal como uma unidade molecular em carbono; a molécula H ₂ (de cor verde); a molécula diatômica de O ₂ (colorida em azul); e a molécula diatômica de N ₂ (vermelha), com sua ligação tripla.

Apresentam, além das propriedades comuns, algumas peculiaridades ou características que explicam por que são adequados para a formação de biomoléculas. Por terem baixo peso ou massa atômica, isso os torna muito eletronegativos e formam ligações covalentes estáveis, fortes e de alta energia.

Eles se ligam formando parte da estrutura de biomoléculas orgânicas, como proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucléicos. Eles também participam da formação de moléculas inorgânicas essenciais para a existência de vida; tais como água, H ₂ O.

Características comuns do CHON

Baixa massa atômica

Eles têm uma massa atômica baixa. As massas atômicas de C, H, O e N são: 12u, 1u, 16u e 14u. Isso faz com que tenham um raio atômico menor, o que, por sua vez, permite que estabeleçam ligações covalentes estáveis ​​e fortes.

As ligações covalentes são formadas quando os átomos que participam para formar as moléculas compartilham seus elétrons de valência.

Ter uma massa atômica baixa e, portanto, um raio atômico menor, torna esses átomos muito eletronegativos.

Alta eletronegatividade

C, H, O e N são altamente eletronegativos: eles atraem fortemente os elétrons que compartilham quando formam ligações dentro de uma molécula.

Todas as propriedades comuns descritas para esses elementos químicos são favoráveis ​​à estabilidade e resistência das ligações covalentes que eles formam.

As ligações covalentes que eles formam podem ser apolares, quando os mesmos elementos se unem, formando moléculas diatômicas como o O ₂. Eles também podem ser polares (ou relativamente polares) quando um dos átomos é mais eletronegativo que o outro, como no caso de O em relação a H.

Esses elementos químicos têm um movimento entre os seres vivos e o meio ambiente conhecido como ciclo biogeoquímico na natureza.

Características especiais

Algumas particularidades ou propriedades possuídas por cada um desses elementos químicos que justificam sua função estrutural de biomoléculas são mencionadas a seguir.

O átomo de carbono C

-Por sua tetravalência, C pode formar 4 ligações com 4 elementos diferentes ou iguais, formando uma grande variedade de moléculas orgânicas.

-Pode ser ligado a outros átomos de carbono formando longas cadeias, que podem ser lineares ou ramificadas.

-Também pode formar moléculas cíclicas ou fechadas.

-Pode formar moléculas com ligações simples, duplas ou triplas. Se houver H puro na estrutura além de C, então falamos de hidrocarbonetos: alcanos, alcenos e alcinos, respectivamente.

-Ao se juntar com O, ou N, a ligação adquire polaridade, o que facilita a solubilidade das moléculas de sua origem.

-Ao combinar com outros átomos como O, H e N, forma diferentes famílias de moléculas orgânicas. Pode formar aldeídos, cetonas, álcoois, ácidos carboxílicos, aminas, éteres, ésteres, entre outros compostos.

-Moléculas orgânicas terão conformações espaciais diferentes, as quais estarão relacionadas com a funcionalidade ou atividade biológica.

O átomo H

-Tem o menor número atômico de todos os elementos químicos e se combina com O para formar água.

-Este átomo de H está presente em grande proporção nos esqueletos de carbono que formam as moléculas orgânicas.

- Quanto maior a quantidade de ligações CH nas biomoléculas, maior será a energia produzida com sua oxidação. Por isso, a oxidação dos ácidos graxos gera mais energia do que a produzida no catabolismo dos carboidratos.

O átomo O

É o bioelemento que junto com o H forma água. O oxigênio é mais eletronegativo do que o hidrogênio, o que lhe permite formar dipolos na molécula de água.

Esses dipolos facilitam a formação de fortes interações, chamadas ligações de hidrogênio. Ligações fracas, como as pontes H, são essenciais para a solubilidade molecular e para a manutenção da estrutura das biomoléculas.

O átomo N

-Está presente no grupo amino dos aminoácidos, e no grupo variável de alguns aminoácidos como a histidina, entre outros.

-É essencial para a formação de amino açúcares, bases nitrogenadas de nucleotídeos, coenzimas, entre outras moléculas orgânicas.

Moléculas que compõem CHON

A água

Fonte: Pixabay

O H e o O são unidos por meio de ligações covalentes formando a água na proporção de 2H e um O. Como o oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio, eles se unem formando uma ligação covalente do tipo polar.

Por ter esse tipo de ligação covalente, permite que muitas substâncias sejam solúveis, formando ligações de hidrogênio com elas. A água é cerca de 70 a 80% parte da estrutura de um organismo ou ser vivo.

A água é o solvente universal, ela cumpre muitas funções na natureza e nos seres vivos; tem funções estruturais, metabólicas e regulatórias. Em meio aquoso, a maioria das reações químicas dos seres vivos é realizada, entre muitas outras funções.

Os gases

Fonte: Pixabay

Por união do tipo covalente apolar, ou seja, sem diferença na eletronegatividade, unem-se átomos iguais como O. Assim, formam-se gases atmosféricos, como nitrogênio e oxigênio molecular, essenciais para o meio ambiente e os seres vivos.

Biomoléculas

Fonte: Max Pixel

Esses bioelementos se unem entre si e com outros bioelementos, formando as moléculas dos seres vivos.

Eles são unidos por ligações covalentes, dando origem a unidades monoméricas ou moléculas orgânicas simples. Estes, por sua vez, são unidos por ligações covalentes e formam moléculas ou polímeros orgânicos complexos e supramoléculas.

Assim, os aminoácidos formam proteínas e os monossacarídeos são as unidades estruturais dos carboidratos ou carboidratos. Os ácidos graxos e o glicerol constituem os lipídios saponificáveis ​​e os mononucleotídeos constituem o DNA e o RNA dos ácidos nucléicos.

Entre os supramolécules estão, por exemplo: glicolipídios, fosfolipídios, glicoproteínas, lipoproteínas, entre outros.

Referências

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