HVAD ER NIVEAUERNE FOR ORGANISERING AF MATERIE? (MED EKSEMPLER) - VIDENSKAB - 2025

De organisationsniveauer af stof er de fysiske manifestationer, der udgør universet i dets forskellige masse skalaer. Selvom mange fænomener kan forklares fra fysik, er der regioner på denne skala, der er mere relevante for studierne inden for kemi, biologi, mineralogi, økologi, astronomi og andre naturvidenskaber.

Som grundlag for materien har vi subatomære partikler, studeret af partikelfysik. Når vi klatrer op i din organisations trin, går vi ind i kemiområdet, og så kommer vi til biologi; Fra det opløste og energiske stof ender man med at observere mineralogiske kropper, levende organismer og planeter.

Niveauet for organisering af stof er integreret og sammenhængende for at definere organer med unikke egenskaber. F.eks. Består det cellulære niveau af det subatomære, atomære, molekylære og cellulære, men det har forskellige egenskaber end dem alle. Ligeledes har de øverste niveauer forskellige egenskaber.

Hvad er niveauerne for organisering af materie?

Emnet er organiseret i følgende niveauer:

Subatomisk niveau

Vi starter med den laveste ring: med partikler, der er mindre end selve atomet. Dette trin er genstand for undersøgelse i partikelfysik. På en meget forenklet måde er der kvarker (op og ned), leptoner (elektroner, muoner og neutrinoer) og nukleoner (neutroner og protoner).

Massen og størrelsen af ​​disse partikler er så ubetydelige, at konventionel fysik ikke tilpasser sig deres opførsel, hvorfor det er nødvendigt at studere dem med kvantemekanikkens prisme.

Atomisk niveau

Stadig inden for fysikområdet (atomisk og nuklear) finder vi, at nogle primordiale partikler forenes gennem stærke interaktioner for at give anledning til atomet. Dette er den enhed, der definerer de kemiske elementer og hele den periodiske tabel. Atomer består hovedsageligt af protoner, neutroner og elektroner. I det følgende billede kan du se en repræsentation af et atom med protoner og neutroner i kernen og elektronerne udenfor:

Protoner er ansvarlige for den positive ladning af kernen, der sammen med neutroner udgør næsten hele atomets masse. Elektroner er på den anden side ansvarlige for atomets negative ladning, diffunderet omkring kernen i elektronisk tætte områder kaldet orbitaler.

Atomer adskiller sig fra hinanden med antallet af protoner, neutroner og elektroner, de har. Protoner definerer imidlertid atomnummeret (Z), som igen er karakteristisk for hvert kemisk element. Således har alle elementer forskellige mængder protoner, og deres rækkefølge kan ses i stigende rækkefølge i den periodiske tabel.

Molekylært niveau

Vandmolekylet er langt den mest ikoniske og overraskende af alle. Kilde: DiamondCoder

På molekylært niveau kommer vi ind i området kemi, fysisk kemi og lidt mere fjernt, apotek (medikamentsyntese).

Atomer er i stand til at interagere med hinanden gennem kemisk binding. Når denne binding er kovalent, det vil sige med den mest retfærdige deling af elektroner, antages atomerne at have samlet sig for at give anledning til molekyler.

På den anden side kan metalliske atomer interagere gennem den metalliske binding uden at definere molekyler; men ja krystaller.

Fortsat med krystaller kan atomer miste eller få elektroner til henholdsvis at blive kationer eller anioner. Disse to danner duoen kendt som ioner. Nogle molekyler kan også få elektriske ladninger, der kaldes molekylære eller polyatomiske ioner.

Fra ioner og deres krystaller, enorme mængder af dem, fødes mineraler, som sammensætter og beriger jordens skorpe og kappe.

Dette voluminøse polyphenylendendrimermolekyle er et eksempel på et makromolekyle. Kilde: M sten på den engelske sprog Wikipedia

Afhængigt af antallet af kovalente bindinger er nogle molekyler mere massive end andre. Når disse molekyler har en strukturel og gentagende enhed (monomer), siges de at være makromolekyler. Blandt dem har vi for eksempel proteiner, enzymer, polysaccharider, phospholipider, nukleinsyrer, kunstige polymerer, asfaltener osv.

Det er nødvendigt at understrege, at ikke alle makromolekyler er polymerer; men alle polymerer er makromolekyler.

Denne icosahedral klynge (100) af vandmolekyler holdes sammen af ​​deres brintbindinger. Dette er et eksempel på en supramolekyle styret af Van der Walls-interaktioner. Kilde: Danski14

Stadig på molekylært niveau kan molekyler og makromolekyler aggregeres gennem Van der Walls-interaktioner for at danne konglomerater eller komplekser kaldet supramolekyler. Blandt de bedst kendte har vi miceller, vesikler og den dobbeltlagede lipidvæg.

Supramolekylerne kan have størrelser og molekylmasser mindre eller større end makromolekylerne; Deres ikke-kovalente interaktioner er imidlertid de strukturelle baser i et utal af biologiske, organiske og uorganiske systemer.

Celleorganelle niveau

Repræsentation af mitokondrier, en af ​​de vigtigste cellulære organeller.

Supramolekyler adskiller sig i deres kemiske karakter, hvorfor de samhørighed med hinanden på en karakteristisk måde for at tilpasse sig det miljø, der omgiver dem (vandigt i tilfælde af celler).

Dette er, når forskellige organeller optræder (mitokondrier, ribosomer, kerne, Golgi-apparater osv.), Der hver især er bestemt til at udføre en bestemt funktion inden for den kolossale levende fabrik, som vi kender som cellen (eukaryotisk og prokaryotisk): "atomet" af livet.

Celle niveau

Eksempel på en eukaryot celle (dyrecelle) og dens dele (Kilde: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

På celleniveau spiller biologi og biokemi (ud over andre beslægtede videnskaber) ind. I kroppen er der en klassificering for celler (erytrocytter, leukocytter, sæd, æg, osteocytter, neuroner osv.). Cellen kan defineres som den basale enhed for livet, og der er to hovedtyper: eukaryoter og procatiotes.

Multicellulært niveau

Særskilte sæt celler definerer væv, disse væv stammer fra organer (hjerte, bugspytkirtel, lever, tarme, hjerne), og til sidst integrerer organerne forskellige fysiologiske systemer (åndedrætsorganer, kredsløb, fordøjelse, nervøs, endokrin osv.). Dette er det multicellulære niveau. For eksempel udgør et sæt tusinder af celler hjertet:

På dette stadium er det vanskeligt at studere fænomener fra et molekylært synspunkt; skønt apotek, supramolekylær kemi fokuseret på medicin og molekylærbiologi, opretholder dette perspektiv og accepterer sådanne udfordringer.

organismer

Afhængigt af typen af ​​celle, DNA og genetiske faktorer ender celler med at bygge organismer (plante eller dyr), som vi allerede nævnte mennesket. Dette er livets trin, hvis kompleksitet og vidtrækning er ufattelig selv i dag. For eksempel betragtes en tiger som en panda betragtes som en organisme.

Befolkningsniveau

Klyngerne af disse monark sommerfugle demonstrerer, hvordan organismer associeres i populationer. Kilde: Pixnio.

Organismer reagerer på miljøforhold og tilpasser sig ved at skabe populationer til at overleve. Hver befolkning studeres af en af ​​de mange grene af naturvidenskaberne samt de samfund, der stammer fra dem. Vi har insekter, pattedyr, fugle, fisk, alger, padder, arachnider, blæksprutte og mange flere. For eksempel udgør et sæt sommerfugle en bestand.

Ecosystem

Økosystem. Kilde: Af LA turrita fra Wikimedia Commons

Økosystemet inkluderer forholdet mellem biotiske faktorer (som har liv) og abiotiske faktorer (ikke-liv). Det består af et samfund af forskellige arter, der deler det samme sted at leve (levesteder), og som bruger abiotiske komponenter for at overleve.

Vand, luft og jord (mineraler og klipper) definerer de abiotiske komponenter ("uden liv"). I mellemtiden består biotiske komponenter af alle levende væsener i al deres udtryk og forståelse, fra bakterier til elefanter og hvaler, som interagerer med vand (hydrosphere), luft (atmosfære) eller jord (lithosfære).

Sættet med økosystemer på hele Jorden udgør det næste niveau; biosfæren.

Biosphere

Diagram over Jordens atmosfære, hydrosfære, lithosfære og biosfære. Kilde: Bojana Petrović, fra Wikimedia Commons

Biosfæren er det niveau, der består af alle levende væsener, der lever på planeten og deres levesteder.

Når man vender tilbage til det molekylære niveau, kan molekyler alene sammensætte blandinger med ublu dimensioner. For eksempel er oceanerne dannet af vandmolekylet, H ₂ O. Til gengæld er atmosfæren dannet af gasformige molekyler og ædelgasser.

Alle planeter, der er egnede til livet, har deres egen biosfære; skønt kulstofatomet og dets bindinger nødvendigvis er dets fundament, uanset hvor udviklet dets skabninger er.

Hvis vi ønsker at fortsætte med at stige omfanget af stof, ville vi omsider gå ind i astronomiens højder (planeter, stjerner, hvide dværge, nebulaer, sorte huller, galakser).

Referencer

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
2. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
3. Susana G. Morales Vargas. (2014). Niveauer for organisering af spørgsmål. Gendannes fra: uaeh.edu.mx
4. Tania. (4. november 2018). Niveau for organisering af materie. Gendannet fra: scientskeptics.com
5. Sufflør. (2019). Hvad er niveauerne for organisering af materie? Gendannes fra: apuntesparaestudiar.com