Những phân tử nhỏ Sao Hỏa ngày nay là một nơi lạnh lẽo và khô khốc, không thích hợp cho sự sống mà chúng ta biết, nhưng 3 tỉ năm trước nó đã từng là một nơi ấm và ẩm hơn. Một vệ tinh thăm dò trên quỹ đạo trái đất gần đây đã chụp được một lòng hồ khô khổng lồ, kích thước bằng bang New Mexico và Texas gộp lại trên bề mặt sao Hoả. Một vệ tinh do thám khác phát hiện thấy bằng chứng của nước nằm kẹt dưới bề mặt băng của vùng cực sao Hoả. Những khám phá này của các nhà địa chất đã khơi dậy sự quan tâm của các nhà sinh học vì nơi nào có nước là nơi đó có sự sống. Có lý do vững chắc để tin rằng sự sống mà chúng ta biết không thể tồn tại mà không có nước. Động vật và thực vật sinh sống trên bề mặt trái đất phải phát triển những phương thức phức tạp để giữ nước, chiếm 70% trọng lượng cơ thể của chúng. Các thủy sinh vật sống trong nước không cần các cơ chế giữ nước này, vì vậy các nhà sinh học kết luận rằng những cơ thể sống đầu tiên có nguồn gốc từ môi trường nước. Môi trường nước này không nhất thiết phải là sông, hồ hay đại dương mà chúng ta thường nghĩ. Các cơ thể sống đã được phát hiện ở những suối nước nóng ở nhiệt độ trên điểm sôi thông thường của nước, ở một hồ nằm dưới lớp băng của lục địa Antarctic Nam Cực, hoặc ở trong nước kẹt dưới bề mặt trái đất 2 dặm, hoặc trong vùng nước trên mặt nước biển 3 dặm, trong môi trường nước với độ acid hoặc độ mặn cực cao, hoặc thậm chí trong nước làm lạnh bộ phận bên trong của lò phản ứng hạt nhân. Với 20 nghìn tỉ thiên hà trong vũ trụ, mỗi thiên hà gồm 100 tỉ ngôi sao, vũ trụ có rất nhiều hành tinh, và nếu hệ mặt trời của chúng ta là điển hình của một thiên hà thì một vài trong số các hành tinh này có nước cần thiết cho sự sống. Khi các nhà sinh vật suy tư về việc sự sống bắt đầu như thế nào từ những vật chất không sống thì sự chú ý của họ không chỉ vào sự hiện diện của nước mà còn những gì hòa tan trong đó. Một khám phá lớn của sinh học là những cơ thể sống được cấu tạo từ cùng những loại nguyên tố tạo nên phần không sống khổng lồ của vũ trụ. Quan niệm mang tính cơ học này - rằng sự sống có nền tảng hóa học và tuân theo các định luật Hoá-Lý chung - chỉ mới có gần đây trong lịch sử loài người. Khái niệm một "lực sự sống" là nguyên nhân tạo nên sự sống, khác với những lực khác trong Vật lý và Hóa học là một quan niệm phổ biến trong văn hóa Phương Tây cho đến thế kỷ 19, và nhiều người vẫn cho rằng có một 1 lực như vậy. Tuy nhiên hầu hết các nhà khoa học đều tin tưởng tuyệt đối vào quan niệm cơ học về sự sống, và nó là nền móng cho Y học và Nông nghiệp. Trước khi mô tả các nguyên tố hóa học được sắp xếp như thế nào trong sinh vật sống, chúng ta sẽ tìm hiểu một số khái niệm Hóa học cơ bản. Trước tiên chúng ta sẽ nói về các thành phần của vật chất: nguyên tử. Chúng ta sẽ tìm hiểu về các loại nguyên tử, đặc tính của chúng và khả năng chúng có thể kết hợp với các nguyên tử khác. Sau đó chúng ta sẽ xem xét vật chất biến đổi như thế nào. Ngoài những thay đổi vè trạng thái (từ rắn sang lỏng sang khí), các chất còn thay đổi, biến đổi về cả thành phần lẫn tính chất đặc trưng. Tiếp đó chúng ta sẽ mô tả cấu trúc và tính chất của nước và mối quan hệ của nó với các axít và bazơ. Chúng ta sẽ kết thúc chương bằng việc xem xét các nhóm nguyên tử đặc trưng đóng góp những tính chất đặc thù cho những phân tử lớn hơn mà chúng là một thành phần, và đó sẽ là chủ đề của chương 3. Một thung lũng Lớn hơn trên bề mặt sao Hoả: Bức ảnh màu nhân tạo này cho thấy màu xanh lục là phần đáy khô còn lại của một cái hồ khổng lồ đã từng tồn tại trên sao Hoả. Cũng như sông Colorado tạo nên Thung lũng lớn, các dòng nước từ hồ này có lẽ đã tạo nên cái thung lũng sâu hàng dặm mà trên ảnh chính là đường xanh lục mỏng nằm ngay ở phía Bắc của lòng hồ Nước và nguồn gốc hoá học của sự sống Các nhà thiên văn học tin rằng hệ mặt trời của chúng ta bắt đầu hình thành quãng 4,6 tỉ năm về trước khi một ngôi sao nổ tung sau đó suy sụp tạo nên 2 mặt trời, và khoảng 500 vật thể gọi là các tiểu hành tinh va chạm với nhau để tạo nên các hành tinh bên trong, trong đó có trái đất. Những dấu hiệu hóa học đầu tiên chỉ ra rằng sự tồn tại của sự sống cách đây 4 tỉ năm. Như vậy mất đến 600 triệu năm, mà trong khung thời gian địa lý gọi là Hadean (xuất phát từ Hades - có tính địa phủ - không có sự sống) để các điều kiện hóa học trên trái đất trở nên vừa đúng thích hợp cho sự sống. Một điều kiện quan trọng trong số này là sự tồn tại của nước. Trái đất cổ xưa có lẽ có rất nhiều nước trong không khí. Nhưng do hành tinh mới hình thành rất nóng nên nước này bay hơi và thoát vào không gian. Khi Trái đất nguội đi nước có thể lưu lại trên bề mặt của nó, nhưng nước này từ đâu mà ra? Một quan điểm hiện nay cho rằng các sao chổi -những đám bụi và băng thiếu cấu trúc quay quanh quỹ đạo mặt trời từ khi các hành tinh được tạo ra - liên tục va vào Trái đất và mang không chỉ nước mà còn các thành phần hóa học khác của sự sống, ví dụ Nitơ. Khi trái đất nguội, các hóa chất từ các tảng đá hòa tan vào nước và các phản ứng hóa học đơn giản diễn ra. Một số các phản ứng này lẽ ra có khả năng tạo nên sự sống, nhưng những tác động bởi những sao chổi khổng lồ và những thiên thạch sẽ tạo ra đủ năng lượng để làm sôi các đại dương đang hình thành, vì vậy sẽ phá hủy bất kỳ sự sống đầu tiên nào. Những tác động quy mô lớn này dần đi vào ổn định, và sự sống chiếm lĩnh khoảng 3,8 đến 4 triệu năm trước đây. Thời kỳ Hadean tiền sự sống chấm dứt (Hình 2.1) Thời kỳ Archean (tiền Cambrian) bắt đầu, và từ đó đến nay sự sống tồn tại trên trái đất. Trong chương 3 chúng ta sẽ quay lại câu hỏi làm thế nào sự sống đầu tiên có thể xuất hiện từ những chất vô tri vô giác. Nhưng trước khi làm điều đó chúng ta cần hiểu hóa học của sự sống đòi hỏi những gì. Giống như phần còn lại của thế giới vật chất, các vật sống được tạo nên từ nguyên tử và phân tử. 3 Hình 2.1 Trục thời gian địa chất. Kỷ Hadean bao gồm thời gian từ lúc hình thành trái đất (khoảng 4,6 tỉ năm trước) cho đến khi sự sống đầu tiên xuất hiện (khoảng 3,8 tỉ năm trước). Trong giai đoạn kỷ Hadean các điều kiện hóa học thay đổi tạo điều kiện thuận lợi cho sự sống, và sự sống có thể chiếm lĩnh trái đất một khi các trận mưa sao chổi và thiên thạch chấm dứt Nguyên tử : Thành phần của vật chất Hơn một nghìn tỉ nguyên tử có thể đặt đủ vào dấu chấm ở cuối câu này. Mỗi nguyên tử được cấu tạo từ một nhân và chuyển động xung quanh nó là một hoặc một số electron (Hình 2.2). Nhân chứa một hoặc một số proton và một hoặc một số neutron. Nguyên tử và các cấu tử của nó có thể tích và khối lượng, hai tính chất của mọi vật chất. Khối lượng đo lượng vật hiện diện; khối lượng càng lớn thì lượng vật chất càng lớn. Khối lượng của proton có chức năng là một đơn vị đo chuẩn: đơn vị khối lượng nguyên tử hay dalton (đặt tên theo nhà hóa học người Anh John Dalton). Một proton hay neutron có khối lượng khoảng 1 dalton (Da), tương đương với 1,7.10 -24 gram (0,0000000000000000000000017g). Khối lượng một electron khoảng 9.10 -28 g (0,0005 Da). Vì khối lượng của một electron không đáng kể so với khối lượng của một proton hay một neutron, người ta thường bỏ qua sự đóng góp của electron vào khối lượng nguyên tử khi tính toán. Tuy nhiên chính electron mới quyết định cách các nguyên tử tương tác với nhau trong các phản ứng hóa học, và chúng ta sẽ bàn nhiều về vấn đề này sau trong chương này 4 Hình 2.2: Ngyên tử helium Mỗi proton tích điện dương, được định nghĩa là +1 đơn vị tích điện. Một electron có điện tích âm bằng và trái dấu với điện tích của proton; vì vậy điện tích của electron là -1 đơn vị. Neutron, đúng như tên nó phản ảnh, không tích điện vì vậy điện tích của nó là 0 đơn vị. Các điện tích trái dấu (+/-) thì hút nhau còn các điện tích cùng dấu (+/+ hay -/-) thì đẩy nhau. Các nguyên tử đều trung hòa về điện: Số lượng proton trong một nguyên tử bằng với số lượng electron. Một nguyên tố được cấu tạo nên chỉ từ một loại nguyên tử Một nguyên tố là một chất tinh khiết chỉ chứa một loại nguyên tử. Nguyên tố Hydrô chỉ chứa một loại nguyên tử hydrô; nguyên tố sắt chỉ chứa các nguyên tử sắt. Nguyên tử của mỗi nguyên tố có những đặc tính hoặc tính chất nhất định phân biệt chúng với các nguyên tử của nguyên tố khác. Hơn 100 nguyên tố tìm thấy trong vũ trụ được sắp xếp trong bảng tuần hoàn (Hình 2.3). Các nguyên tố này được tìm thấy với trữ lượng khác nhau. Các ngôi sao có rất nhiều Hydrô và Hêli. Đất của trái đất và ở những hành tinh gần đó chứa gần một nửa là Oxy, 28% silicon, 8% nhôm, 2-5% cho mỗi một nguyên tố Natri, Magiê, Kali, Canxi và sắt và chưa một lượng ít hơn nhiều các nguyên tố khác. Khoảng 98% trọng lượng của mọi cơ thể sống (vi khuẩn, củ cải hay con người) đều được tạo nên từ chỉ sáu nguyên tố: Carbon, hydro, Nitơ, oxy, phốt pho và lưu huỳnh. Hóa tính của sáu nguyên tố này sẽ là mối quan tâm hàng đầu của chúng ta ở đây, nhưng các nguyên tố khác không phải không quan trọng. Ví dụ Na và K quan trọng đối với chức năng thần kinh; Ca có thể hoạt động như một tín hiệu sinh học; iod là thành phần của một loại hormone quan trọng; và cây cần Magiê như một phần của lục sắc tố 5 (chlorophyll) và molybdenum để chuyển hóa N vào các hợp chất sinh học có ích. Hình 2.3: Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học các nguyên tố được xắp xếp theo đặt tính vật lý và hóa học. 1-92 là các nguyên tố tự nhiên, các nguyên tố từ 93 trở về sau được tạo ra trong phòng thí nghiệm Số lượng proton quyết định loại nguyên tố Một nguyên tố được phân biệt với một nguyên tố khác bằng số lượng proton ở mỗi nguyên tử của nó. Con số này không bao giờ thay đổi và được gọi là 6 số nguyên tử. Một nguyên tử Heli có 2 proton và một nguyên tử oxy có 8 proton; như vậy số nguyên tử của hai nguyên tố này lần lượt là 2 và 8. Cùng với một số lượng proton xác định, mỗi nguyên tố ngoại trừ Hydro có một hoặc một vài neutron trong nhân của nó. Số khối của một nguyên tử là tổng số proton và neutron trong nhân của nó. Nhân của Heli chứa 2 proton và 2 neutron; oxy có 8 proton và 8 neutron. Vì vậy Heli có số khối là 4 và oxy có số khối là 17. Số khối có thể coi là trọng lượng của nguyên tử tính theo đơn vị Dalton. Mỗi nguyên tố có ký hiệu hóa học gồm một hoặc hai chữ cái riêng. Ví dụ H là ký hiệu của Hydrô, He là ký hiệu của Heli và O là ký hiệu của Oxy. Một số ký hiệu có nguồn gốc từ các ngôn ngữ khác: Fe (từ tiếng Latin ferrum) ký hiệu cho sắt, Na (Latin là natrium) ký hiệu cho Natri, và W (Tiếng Đức, Wolfram) ký hiệu cho Von-fram. Trong các sách, ngay trước ký hiệu cho một nguyên tố, số nguyên tử được viết ở phía dưới bên trái và số khối được viết ở phía trên bên trái. Vì vậy hydro, carbon và oxy được viết lần lượt như sau H 1 1 , C 12 6 , O 16 8 , Các đồng vị khác nhau về số neutron Các nguyên tố có thể có nhiều hơn một dạng nguyên tử. Các đồng vị của cùng một nguyên tố đều có cùng một số proton xác định nhưng khác nhau về số neutron trong nhân nguyên tử. Trong tự nhiên nhiều nguyên tố tồn tại ở nhiều dạng đồng vị. Các đồng vị của Hydro ở Hình 2.4 có các tên riêng, nhưng đồng vị của hầu hết các nguyên tố không có tên riêng. Ví dụ đồng vị trong tự nhiên của Carbon là 12 C, 13 Cvà 14 C(được đề cập dưới tên gọi Carbon 12, Carbon 13 và Carbon 14). Hầu hết nguyên tử Carbon đều là 12 C, khoảng 1,1% là 13 C và chỉ một phần rất nhỏ là 14 C. Một khối lượng nguyên tử của một nguyên tố, tức trọng lượng nguyên tử * là trung bình số khối của một mẫu đại diện các nguyên tử của nguyên tố đó, với tất cả các đồng vị theo tỉ lệ của chúng thường gặp. Do đó trọng lượng nguyên tử của Carbon được tính là 12,011. Một số đồng vị, gọi là đồng vị phóng xạ, không bền và tự phát ra năng lượng dưới dạng các phóng xạ α (alpha), β (beta) hay γ (gamma) từ nhân nguyên tử. Sự phân rã phóng xạ như vậy biến nguyên tử ban đầu thành một nguyên tử khác, thường là một nguyên tố khác. Ví vụ carbon-14 mất một hạt β (thật ra là một electron) để tạo nên 14 N. Các nhà Sinh vật và Vật lý có thể kết hợp 7 các đồng vị phóng xạ vào các nguyên tử và sử dụng phóng xạ phát ra như một dấu hiệu để xác định vị trí của những phân tử này hoặc xác định những thay đổi mà phân tử này đang trải qua trong cơ thể (Hình 2.5). Ba đồng vị phóng xạ được sử dụng phổ biến theo cách này là 1 H (tritium), 14 C (carbon- 14) và 32 P (phốtpho 32). Ngoài những ứng dụng này các đồng vị phóng xạ còn được sử dụng để định tuổi các hóa thạch (xem chương 22). Mặc dù đồng vị phóng xạ có ích cho các thí nghiệm và trong Y học, chỉ một liều thấp phóng xạ của chúng có khả năng hủy hoại tế bào và các phân tử. Chúng ta biết rất rõ các tác dụng tàn phá của các vũ khí hạt nhân cũng như những lo ngại về sự hủy hoại các sinh vật từ các đồng vị sử dụng trong nhà máy điện hạt nhân. Trong Y học, phóng xạ γ từ 60 Co (Cobalt 60) được sử dụng để phá hủy hoặc giết các tế bào ung thư. Trong khi bàn về các đồng vị và tính phóng xạ, chúng ta đã tập trung vào hạt nhân nguyên tử, nhưng nhân không đóng vai trò trực tiếp trong khả năng kết hợp của nguyên tử với các nguyên tử khác. Khả năng này được quyết định bởi số lượng và sự phân bố của các electron. Trong các phần tiếp theo chúng ta sẽ mô tả một ố tính chất và cách thức hoạt động hóa học của electrons. Cách thức hoạt động của electron quyết định liên kết hóa học Khi xem xét các nguyên tử, các nhà sinh học chủ yếu quan tâm đến electrons vì cách thức hoạt động của electron giải thích những biến đổi hóa học xảy ra như thế nào trong tế bào sống. Những biến đổi này, gọi là phản ứng hóa học hay đơn giản là phản ứng, là những thay đổi trong thành phần của chất. Số electron đặc trưng trong mỗi nguyên tử của một nguyên tố quyêt định cách các nguyên tử của nó phản ứng với các nguyên tử khác. Mọi phản ứng hóa học liên quan đến sự thay đổi về mối quan hệ giữa các electron với nhau. Vị trí của một electron trong một nguyên tử tại một thời điểm bât kỳ là không thể xác định. Chúng ta chỉ có thể mô tả một khoảng không gian trong nguyên tử trong đó electron có khả năng có mặt. Vùng không gian nơi electron được tìm thấy ít nhất 90% số lần chính là orbital của electron (Hình 2.6). Trong một nguyên tử, một orbital nhất định có thể được chiếm lĩnh bởi nhiều nhất là hai electron. Vì vậy bất kỳ nguyên tử nào lớn hơn Heli (số nguyên tử là 2) phải có các electron trong hai orbital trở lên. Như hình 2.6 cho thấy, các orbital khác nhau có các dạng & hướng đặc trưng trong không gian. Các orbital lại tạo nên một loạt các lớp vỏ điện tử, hay mức năng lượng quanh hạt nhân (Hình 2.7). > Lớp vỏ điện tử trong cùng chỉ có một orbital, 8 gọi là orbital s. Hydro ( 1 H) có một electron trong lớp vỏ đầu tiên; Heli ( 2 He) có hai. Tất cả nguyên tố khác có hai electron ở lớp vỏ thứ nhất cũng như các electron trong các lớp vỏ khác. > Lớp vỏ thứ hai được tạo nên bởi bốn orbital (một orbital s và ba orbital p) và vì vậy có thể giữ tới tám electron. Các orbital s chứa đầy electron trước và các electron của chúng có mức năng lượng thấp nhất. Các vỏ tiếp theo có số các orbital khác nhau, nhưng lớp vỏ ngoài cùng nhất thường chỉ chứa tám electron. Trong bất kỳ nguyên tử nào, lớp vỏ điện tử ngoài cùng quyết định cách các nguyên tử kết hợp với các nguyên tử khác - tức hóa tính của nguyên tử. Khi một lớp vỏ ngoài cùng tạo bởi bốn orbital chứa tám electron sẽ không có electron nào không cặp đôi (xem Hình 2.7). Một nguyên tử như vậy bền vững và sẽ không phản ứng với các nguyên tử khác. Các ví dụ về các nguyên tố bền vững là Heli, Neon và Argon. Các nguyên tử có hoạt tính tìm cách đạt tới trạng thái bền vững không có electron không cặp đôi ở lớp vỏ ngoài cùng. Chúng đạt được sự bền vững này bằng cách chia xẻ electron với các nguyên tử khác, hoặc bằng cách cho hoặc nhận một hoặc một vài electron. Trong cả hai trường hợp các nguyên tử được liên kết với nhau. Những liên kết như vậy tạo ra tổ hợp bền vững giữa các nguyên tử gọi là phân tử. Một phân tử là hai hoặc nhiều nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết hóa học. Xu hướng đạt được tám điện tử ở lớp vỏ ngoài cùng của các nguyên tử trong các phân tử bền vững được biết dưới tên gọi quy tắc "bát tử". Nhiều nguyên tử có ý nghĩa sinh học, ví dụ carbon (C) và nitơ (N) tuân theo quy tắc bát tử. Tuy nhiên một số nguyên tử có ý nghĩa sinh học không tuân theo quy tắc này. Hyđro (H) là một ví dụ dễ thấy nhất, đạt tới trạng thái cân bằng khi chỉ có hai electron chiếm lớp vỏ duy nhất của nó. Các liên kết hoá học : Sự kết nối các nguyên tử Liên kết hoá học là một dạng lực hấp dẫn kết nối hai nguyên tử để hình thành một phân tử. Có một số loại liên kết hoá học (bảng 2.1), ở phần này chúng ta sẽ tìm hiểu về liên kết hoá học cộng hoá trị là kết quả của việc dùng chung các điện tử Sau đó chúng ta sẽ xem xét các loại tương tác khác như: liên kết Hyđro, là một loại liên kết yếu nhưng vô cùng quan trọng trong sinh học. Cuối cùng chúng ta xét đến liên kết ion. được hình thành khi nguyên tử mất đi hoặc nhận thêm điện tử. 9 Các liên kết cộng hoá trị : dựa trên các cặp điện tử dùng chung Khi hai nguyên tử đạt được số điện tử ổn định ở lớp vỏ ngoài của chúng bằng cáchđưa ra một hay nhiều cặp điện tử dùng chung., liên kết cộng hoá trị được hình thành. Xem xét hai nguyên tử Hyđro ở gần nhau, mỗi nguyên tử có một điện tử độc thân ở ngoài vỏ. Mỗi hạt nhân mang điện tích dương hút các điện tử độc thân của các ngyên tử khác nhưng lực hút này được cân bằng bởi lực hút của hạt nhân nguyên tử của chính điện tử đó.Do đó hai điện tử độc thân đã được hai ngyên tử dùng chung, lấp đầy lớp vỏ ngoài của cả hai nguyên tử đó.Như vậy chúng được nối với nhau bằng liên kết cộng hoá trị và một phân tử khí Hyđro (H 2 )được tạo thành. Một phân tử được tạo thành từ hơn một loại nguyên tử đựoc gọi là một hợp chất. Một công thức phân tử sử dụng các kí hiệu hoá học để biểu diễn các nguyên tử khác nhau trong một hợp chất , các chỉ số viết phía dưới chỉ số nguyên tử mỗi loại trong phân tử. Ví dụ công thức của đường mía saccarozo là C 12 H 22 O 11 . Mỗi hợp chất có phân tử lượng (khối lượng phân tử) là tổng nguyên tử lượng của tất cả các nguyên tử trong phân tử.Nhìn vào bảng tuần hoàn bạn có thể tính được khối lượng phân tử của đường mía là 342. Khối lương phân tử thường liên quan đến kích thước phân tử.(hình 2.9) Một nguyên tử cacbon có 6 điện tử ở lớp vỏ; 2 điện tử lấp đầy lớp vỏ bên trong và 4 điện tử ở lớp vỏ ngoài.Lớp vỏ ngoài này có thể chứa được 8 điện 10 [...]... phân tử chính của hệ thống sinh học Phân tử có sự đa dạng về kích thước Một vài phân tử có kích thước nhỏ, như H2 và CH4 Những phân tử khác thì lớn, như phân tử đường, có 45 nguyên tử Còn có những phân tử, đặc biệt là protein như hemoglobin (chất vận chuyển oxygen trong tế bào máu) có kích thước khổng lồ, thỉnh thoảng chứa 10.000 nguyên tử Sự hình thành phân tủ lớn từ những phân tử đơn giản hơn trong môi... phân tử phân cực khác bằng lực hấp dẫn yếu (δ+ đến -) trong các liên kết hydro Nếu một phân tử phân cực tương tác với nước theo cách này thì chúng được gọi là các phân tử ưa nước (“ái nước”) Thế còn các phân tử không phân cực thì sao? Ví dụ Cacbon (độ âm điện 2.5) hình thành liên kết không phân cực với Hyđro (độ âm điện 2.1) Phân tử Hyđrocacbon được tạo thành - tức một phân tử chỉ chứa các nguyên tử. .. với vai trò của những phân tử trong tế bào sống _Tính chất hóa học của phân tử xác định vai trò sinh học của nó Những nhà hóa học dùng đặc điểm của hợp chất, cấu trúc (dạng ko gian 3 chiều), khả năng phản ứng và tính hòa tan để phân biệt 1 mẫu nguyên chất của 1 phân tử với một mẫu phân tử khác Sự hiện diện của nhóm chức có thể có những tính chất hóa học để phân biện với những phân tử khác, cũng như... nhiều phân tử, thực tế đơn giản hóa sự hiểu biết của chúng ta về phản ứng của phân tử trải qua trong tế bào sống Mỗi nhóm chức có những tính chất riêng biệt, khi gắn chặt vào 1 phân tử lớn hơn, phân tử lớn sẽ có những tính chất đó Bạn sẽ bắt gặp nhiều nhóm chức trong nghiên cứu sinh học, kể cả cồn, aldehyt, ketone, acid, amin, phophat và thiol Một phạm trù quan trọng của những phân tử sinh học chứa những. .. đặc tính của phân tử Hơn nữa, chương này đã thảo luận về những tính chất của phân tử, gồm kích thước, tính phân cực, độ hoà tan, và tính acid/bazơ Hai tính quan trọng khác ảnh hưởng đến hoạt động của phân tử trong phản ứng hóa học là sự hiện diện của nhóm chức năng nhận biết và sự tồn tại của những đồng phân khác của phân tử với cùng công thức 25 Một vài nhóm nhỏ nguyên tử được gọi là những nhóm chức... (δ+ và -) nhỏ hơn các điện tích đơn vị toàn phần (+1 hoặc -1 ) Các chất phân cực và không phân cực tương tác với nhau “Giống nhau thì bám nhau” là một ngạn ngữ cổ và nó được thể hiện đúng nhất trong các phân tử phân cực và không phân cực, vốn có xu hướng tương tác với "đồng loại" của chúng Cũng như các phân tử nước tương tác với nhau qua liên kết hydro do sự phân cực tạo ra, bất kỳ phân tử phân cực... đồng phân có cách sắp xếp nguyên tử khác nhau Đồng phân là những phân tử có cùng công thức hóa học nhưng có cách sắp xếp nguyên tử khác nhau (Tiền tố iso-, nghĩa là "giống nhau" thường được thấy trong nhiều thuật ngữ sinh học.) Một loại đồng phân khác, chúng tôi xem xét 2 loại: đồng phân cấu trúc và đồng phân quang học Đồng phân cấu trúc khác ở chỗ cách nguyên tử nối với nhau như thế nào Xem xét 2 phân. .. điện 2.1) Phân tử Hyđrocacbon được tạo thành - tức một phân tử chỉ chứa các nguyên tử Hyđro và Cacbon - là một phân tử không phân cực, và trong nước chúng có xu hướng co cụm với các phân tử không phân cực khác thay vì với các phân tử nước phân cực Những phân tử như vậy được biết dưới tên gọi các phân tử kị nước (“ghét nước”), và tương tác giữa chúng gọi là tương tác kị nước Một điều quan trọng là các... Archean _Tất cả mọi phân tử đều có hình không gian 3 chiều Ví dụ, sự định hướng của qũy đạo nối quanh nguyên tử C như phân tử metan CH 4 có hình tứ diện đều (hình 2.10c) Ở phân tử CO 2, 3 nguyên tử đứng thẳng hàng Những phân tử lớn có hình dạng phức tạp là do số lượng và loại nguyên tử và cái cách mà chúng nối với nhau Một vài phân tử lớn như hemoglobin rất rắn chắc như hình trái banh Những loại khác,... kếtHyđro giữa các phân tử nước, vì vậy các chất không phân cực sống rất tách biệt Các tương tác yếu giữa các chất không phân cực được tăng cường bởi lực Van der Waals, sinh ra khi hai phân tử không phân cực ở rất gần nhau Những tương tác ngắn ngủi này là kết quả của sự biến thiên ngẫu nhiên trong sự phân bố electron trong phân tử, tạo ra sự phân phối các điện tích trái dấu ở hai phân tử nằm cạnh nhau . không phân cực với Hyđro (độ âm điện 2.1). Phân tử Hyđrocacbon được tạo thành - tức một phân tử chỉ chứa các nguyên tử Hyđro và Cacbon - là một phân tử không. tử không phân cực, và trong nước chúng có xu hướng co cụm với các phân tử không phân cực khác thay vì với các phân tử nước phân cực. Những phân tử như vậy