HVA ER NIVÅENE PÅ MATERIENES ORGANISERING? (MED EKSEMPLER) - VITENSKAP - 2024

De nivåene av organiseringen av saken er de fysiske manifestasjoner som utgjør universet i dets ulike masse skalaer. Selv om mange fenomener kan forklares fra fysikk, er det regioner i denne skalaen som er mer relevante for studier av kjemi, biologi, mineralogi, økologi, astronomi og andre naturvitenskapelige fag.

Som grunnlag for materien har vi subatomære partikler, studert av partikkelfysikk. Når vi klatrer opp i organisasjonens trinn, går vi inn i kjemifeltet, og så kommer vi til biologi; Fra den oppløste og energiske saken ender man opp med å observere mineralogiske kropper, levende organismer og planeter.

Nivåene av organisering av materie er integrert og sammenhengende for å definere organer med unike egenskaper. For eksempel består det cellulære nivået av det subatomære, atomære, molekylære og cellulære, men det har forskjellige egenskaper fra dem alle. På samme måte har de øvre nivåene forskjellige egenskaper.

Hva er nivåene på materienes organisering?

Faget er organisert på følgende nivåer:

Subatomisk nivå

Vi starter med den laveste ringen: med partikler som er mindre enn selve atomet. Dette trinnet er gjenstand for studie i partikkelfysikk. På en veldig forenklet måte er det kvarker (opp og ned), leptoner (elektroner, muoner og nøytrinoer) og nukleoner (nøytroner og protoner).

Massen og størrelsen på disse partiklene er så ubetydelige at konvensjonell fysikk ikke tilpasser seg deres oppførsel, og det er derfor det er nødvendig å studere dem med kvantemekanikkens prisme.

Atomnivå

Fortsatt innen fysikk (atom og kjernefysisk) finner vi at noen urtepartikler forenes gjennom sterke interaksjoner for å gi opphav til atomet. Dette er enheten som definerer de kjemiske elementene og hele den periodiske tabellen. Atomer består hovedsakelig av protoner, nøytroner og elektroner. I bildet nedenfor kan du se en representasjon av et atom, med protonene og nøytronene i kjernen og elektronene utenfor:

Protoner er ansvarlige for den positive ladningen til kjernen, som sammen med nøytroner utgjør nesten hele atomets masse. Elektroner er derimot ansvarlige for atomets negative ladning, diffundert rundt kjernen i elektronisk tette regioner kalt orbitaler.

Atomer skiller seg fra hverandre etter antall protoner, nøytroner og elektroner de har. Imidlertid definerer protoner atomnummeret (Z), som igjen er karakteristisk for hvert kjemiske element. Dermed har alle elementer forskjellige mengder protoner, og bestillingen av dem kan sees i økende rekkefølge i det periodiske systemet.

Molekylært nivå

Vannmolekylet er den klart mest ikoniske og overraskende av alle. Kilde: DiamondCoder

På molekylært nivå går vi inn i feltet kjemi, fysikalsk kjemi, og litt fjernere, apotek (medikamentsyntese).

Atomer er i stand til å samhandle med hverandre gjennom kjemisk binding. Når denne bindingen er kovalent, det vil si med mest mulig lik deling av elektroner, sies atomene å ha gått sammen for å gi opphav til molekyler.

På den annen side kan metallatomer samvirke gjennom den metalliske bindingen, uten å definere molekyler; men ja krystaller.

Fortsetter med krystaller, kan atomer miste eller få elektroner til å bli henholdsvis kationer eller anioner. Disse to danner duoen kjent som ioner. Noen molekyler kan også få elektriske ladninger, og kalles molekylære eller polyatomiske ioner.

Fra ioner og deres krystaller, enorme mengder av dem, fødes mineraler, som komponerer og beriker jordskorpen og mantelen.

Dette klumpete polyfenylendendrimermolekylet er et eksempel på et makromolekyl. Kilde: M stein på den engelskspråklige Wikipedia

Avhengig av antall kovalente bindinger er noen molekyler mer massive enn andre. Når disse molekylene har en strukturell og repeterende enhet (monomer), sies de å være makromolekyler. Blant dem har vi for eksempel proteiner, enzymer, polysakkarider, fosfolipider, nukleinsyrer, kunstige polymerer, asfaltener, etc.

Det er nødvendig å understreke at ikke alle makromolekyler er polymerer; men alle polymerer er makromolekyler.

Denne icosahedral klyngen (100) av vannmolekyler holdes sammen av deres hydrogenbindinger. Dette er et eksempel på en supramolekyl styrt av Van der Walls interaksjoner. Kilde: Danski14

Fortsatt på molekylært nivå kan molekyler og makromolekyler samles gjennom Van der Walls-interaksjoner for å danne konglomerater eller komplekser kalt supramolekyler. Blant de mest kjente har vi miceller, vesikler og dobbeltlags lipidvegg.

Supramolekyler kan ha størrelser og molekylmasser mindre eller større enn makromolekyler; Imidlertid er deres ikke-kovalente interaksjoner de strukturelle basene til et utall biologiske, organiske og uorganiske systemer.

Celleorganellnivå

Representasjon av mitokondrier, en av de viktigste celleorganellene.

Supramolekyler er forskjellige i sin kjemiske natur, og det er grunnen til at de koheres med hverandre på en karakteristisk måte for å tilpasse seg omgivelsene som omgir dem (vandig når det gjelder celler).

Dette er når forskjellige organeller dukker opp (mitokondrier, ribosomer, kjerner, Golgi-apparater, etc.), hver og en bestemt til å oppfylle en spesifikk funksjon i den kolossale levende fabrikken som vi kjenner som cellen (eukaryotisk og prokaryotisk): "atomet" av livet.

Celle nivå

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

På cellenivå kommer biologi og biokjemi (i tillegg til andre beslektede vitenskaper) inn. I kroppen er det en klassifisering for celler (erytrocytter, leukocytter, sæd, egg, osteocytter, nevroner, etc.). Cellen kan defineres som den grunnleggende livsenheten, og det er to hovedtyper: eukaryoter og procatiotes.

Multisellulært nivå

Utmerkede sett med celler definerer vev, disse vevene har opprinnelse av organer (hjerte, bukspyttkjertel, lever, tarmer, hjerne), og til slutt integrerer organene forskjellige fysiologiske systemer (luftveier, sirkulasjons, fordøyelsessystem, nervøs, endokrin, etc.). Dette er det flercellede nivået. For eksempel utgjør et sett med tusenvis av celler hjertet:

På dette stadiet er det vanskelig å studere fenomener fra et molekylært synspunkt; Selv om apotek, supramolekylær kjemi fokusert på medisin og molekylærbiologi, opprettholder dette perspektivet og aksepterer slike utfordringer.

organismer

Avhengig av type celle, DNA og genetiske faktorer, ender celler opp med å bygge organismer (plante eller dyr), som vi allerede nevnte mennesket. Dette er livets trinn, og kompleksiteten og enormheten er ufattelig selv i dag. For eksempel regnes en tiger som en panda regnes som en organisme.

Befolkningsnivå

Klyngene av disse monark sommerfuglene demonstrerer hvordan organismer assosierer seg i bestander. Kilde: Pixnio.

Organismer reagerer på miljøforhold og tilpasser seg ved å skape bestander for å overleve. Hver populasjon studeres av en av de mange grenene i naturvitenskapen, så vel som samfunnene som stammer fra dem. Vi har insekter, pattedyr, fugler, fisk, alger, amfibier, arachnids, blekksprut og mange flere. For eksempel utgjør et sett med sommerfugler en befolkning.

økosystem

Økosystem. Kilde: Av LA turrita, fra Wikimedia Commons

Økosystemet inkluderer forholdene mellom biotiske faktorer (som har liv) og abiotiske faktorer (ikke-liv). Den består av et samfunn av forskjellige arter som deler samme sted å leve (habitat) og som bruker abiotiske komponenter for å overleve.

Vann, luft og jord (mineraler og bergarter) definerer de abiotiske komponentene ("uten liv"). I mellomtiden består biotiske komponenter av alle levende vesener i hele deres uttrykk og forståelse, fra bakterier til elefanter og hvaler, som samvirker med vann (hydrosphere), luft (atmosfære) eller jord (litosfæren).

Settet med økosystemer på hele jorden utgjør neste nivå; biosfæren.

Biosphere

Diagram over jordas atmosfære, hydrosphere, litosfæren og biosfæren. Kilde: Bojana Petrović, fra Wikimedia Commons

Biosfæren er det nivået som består av alle levende vesener som lever på planeten og deres leveområder.

Tilbake til molekylnivået kan molekyler alene sammensette blandinger med ublu dimensjoner. For eksempel blir verdenshavene dannet av vannmolekylet, H ₂ O. I sin tur dannes atmosfæren av gassformede molekyler og edle gasser.

Alle planeter som er egnet for livet har sin egen biosfære; selv om karbonatomet og dets bindinger nødvendigvis er dets grunnlag, uansett hvor utviklet dets skapninger er.

Hvis du vil fortsette å bevege deg oppover materiens skala, vil vi endelig gå inn i høyden på astronomi (planeter, stjerner, hvite dverger, tåker, sorte hull, galakser).

referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
2. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
3. Susana G. Morales Vargas. (2014). Levels of Organization of Matter. Gjenopprettet fra: uaeh.edu.mx
4. Tania. (4. november 2018). Nivå av organisering av saken. Gjenopprettet fra: scientskeptics
5. Sufflør. (2019). Hva er nivåene på materienes organisering? Gjenopprettet fra: apuntesparaestudiar.com