КАКОВЫ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ? (С ПРИМЕРАМИ) - НАУКА - 2024

В уровнях организации материи являются теми физическими проявлениями , которые составляют Вселенную в ее различных массовых масштабах. Хотя многие явления можно объяснить с помощью физики, на этой шкале есть области, которые больше соответствуют исследованиям в области химии, биологии, минералогии, экологии, астрономии и других естественных наук.

В основе материи лежат субатомные частицы, изучаемые физикой элементарных частиц. Поднимаясь по ступеням вашей организации, мы входим в область химии, а затем - в биологию; Из разложившейся энергетической материи мы наблюдаем минералогические тела, живые организмы и планеты.

Уровни организации материи интегрированы и связаны, чтобы определять тела с уникальными свойствами. Например, клеточный уровень состоит из субатомного, атомарного, молекулярного и клеточного, но он имеет отличные от них свойства. Точно так же и верхние уровни имеют разные свойства.

Каковы уровни организации материи?

Предмет состоит из следующих уровней:

Субатомный уровень

Мы начинаем с самой низкой ступени: с частиц меньше самого атома. Этот шаг является объектом изучения физики элементарных частиц. В очень упрощенном виде у нас есть кварки (вверх и вниз), лептоны (электроны, мюоны и нейтрино) и нуклоны (нейтроны и протоны).

Масса и размер этих частиц настолько незначительны, что обычная физика не подстраивается под их поведение, поэтому необходимо изучать их с помощью призмы квантовой механики.

Атомный уровень

По-прежнему в области физики (атомной и ядерной) мы обнаруживаем, что некоторые первичные частицы объединяются посредством сильных взаимодействий, давая начало атому. Это единица, которая определяет химические элементы и всю таблицу Менделеева. Атомы в основном состоят из протонов, нейтронов и электронов. На следующем изображении вы можете увидеть представление атома с протонами и нейтронами в ядре и электронами снаружи:

Протоны отвечают за положительный заряд ядра, который вместе с нейтронами составляет почти всю массу атома. С другой стороны, электроны несут ответственность за отрицательный заряд атома, который рассеивается вокруг ядра в электронно-плотных областях, называемых орбиталями.

Атомы отличаются друг от друга количеством протонов, нейтронов и электронов, которые они имеют. Однако протоны определяют атомный номер (Z), который, в свою очередь, характерен для каждого химического элемента. Таким образом, все элементы имеют разное количество протонов, и их порядок можно увидеть в возрастающей последовательности в периодической таблице.

Молекулярный уровень

Молекула воды - безусловно, самая знаковая и удивительная из всех. Источник: DiamondCoder

На молекулярном уровне мы переходим в область химии, физико-химии и, что немного дальше, в фармацию (синтез лекарств).

Атомы способны взаимодействовать друг с другом посредством химической связи. Когда эта связь является ковалентной, то есть с максимально равным распределением электронов, считается, что атомы соединились вместе, давая начало молекулам.

С другой стороны, металлические атомы могут взаимодействовать через металлическую связь, не определяя молекулы; но да кристаллы.

Продолжая с кристаллами, атомы могут терять или приобретать электроны, чтобы стать катионами или анионами соответственно. Эти двое образуют дуэт, известный как ионы. Кроме того, некоторые молекулы могут приобретать электрические заряды, называемые молекулярными или многоатомными ионами.

Из ионов и их кристаллов, в огромных количествах, рождаются минералы, которые составляют и обогащают земную кору и мантию.

Эта громоздкая молекула дендримера полифенилена является примером макромолекулы. Источник: M Stone в англоязычной Википедии.

В зависимости от количества ковалентных связей одни молекулы массивнее других. Когда эти молекулы имеют структурную и повторяющуюся единицу (мономер), они называются макромолекулами. Среди них, например, есть белки, ферменты, полисахариды, фосфолипиды, нуклеиновые кислоты, искусственные полимеры, асфальтены и т. Д.

Необходимо подчеркнуть, что не все макромолекулы являются полимерами; но все полимеры - макромолекулы.

Этот икосаэдрический кластер (100) молекул воды удерживается вместе их водородными связями. Это пример супрамолекулы, управляемой взаимодействиями Ван-дер-Уоллса. Источник: Danski14

По-прежнему на молекулярном уровне молекулы и макромолекулы могут агрегировать посредством взаимодействий Ван-дер-Уоллса с образованием конгломератов или комплексов, называемых супрамолекулами. Среди наиболее известных - мицеллы, везикулы и двухслойная липидная стенка.

Супрамолекулы могут иметь размеры и молекулярные массы меньше или больше макромолекул; Однако их нековалентные взаимодействия являются структурными основами множества биологических, органических и неорганических систем.

Уровень клеточных органелл

Представительство митохондрий, одной из важнейших клеточных органелл.

Супрамолекулы различаются по своей химической природе, поэтому они сцепляются друг с другом характерным образом, чтобы адаптироваться к окружающей их среде (водной в случае клеток).

Это когда появляются различные органеллы (митохондрии, рибосомы, ядро, аппарат Гольджи и т. Д.), Каждая из которых предназначена для выполнения определенной функции в колоссальной живой фабрике, которую мы знаем как клетка (эукариотическая и прокариотическая): «атом» жизни.

Уровень клетки

Пример эукариотической клетки (клетки животного) и ее частей (Источник: Алехандро Порто через Wikimedia Commons)

На клеточном уровне в игру вступают биология и биохимия (в дополнение к другим смежным наукам). В организме существует классификация клеток (эритроциты, лейкоциты, сперма, яйца, остеоциты, нейроны и т. Д.). Клетку можно определить как основную единицу жизни, и есть два основных типа: эукариоты и прокатиоты.

Многоклеточный уровень

Различные наборы клеток определяют ткани, эти ткани образуют органы (сердце, поджелудочная железа, печень, кишечник, мозг), и, наконец, органы объединяют различные физиологические системы (дыхательную, кровеносную, пищеварительную, нервную, эндокринную и т. Д.). Это многоклеточный уровень. Например, сердце состоит из тысяч клеток:

На этой стадии трудно изучать явления с молекулярной точки зрения; хотя фармация, супрамолекулярная химия, сфокусированная на медицине и молекулярной биологии, поддерживают эту точку зрения и принимают такие вызовы.

микроорганизмы

В зависимости от типа клетки, ДНК и генетических факторов, клетки образуют организмы (растения или животные), из которых мы уже упоминали человека. Это ступень жизни, сложность и масштабность которой невообразимы даже сегодня. Например, тигр считается, панда считается организмом.

Уровень населения

Группы этих бабочек-монархов демонстрируют, как организмы объединяются в популяциях. Источник: Pixnio.

Организмы реагируют на условия окружающей среды и адаптируются, создавая популяции для выживания. Каждая популяция изучается одной из многих отраслей естественных наук, а также сообществами, которые происходят от них. У нас есть насекомые, млекопитающие, птицы, рыбы, водоросли, амфибии, паукообразные, осьминоги и многие другие. Например, группа бабочек составляет популяцию.

экосистема

Экосистем. Источник: Автор LA turrita, из Wikimedia Commons.

Экосистема включает отношения между биотическими факторами (которые имеют жизнь) и абиотическими факторами (неживыми). Он состоит из сообщества разных видов, которые живут в одном месте (среде обитания) и используют абиотические компоненты для выживания.

Вода, воздух и почва (минералы и горные породы) определяют абиотические компоненты («без жизни»). Между тем, биотические компоненты состоят из всех живых существ во всем их выражении и понимании, от бактерий до слонов и китов, которые взаимодействуют с водой (гидросфера), воздухом (атмосфера) или почвой (литосфера).

Набор экосистем всей Земли составляет следующий уровень; биосфера.

биосфера

Схема атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы Земли. Источник: Бояна Петрович, из Wikimedia Commons.

Биосфера - это уровень, состоящий из всех живых существ, которые живут на планете и их среды обитания.

Возвращаясь вкратце к молекулярному уровню, одни только молекулы могут составлять смеси непомерных размеров. Например, океаны образованы молекулой воды H ₂ O. В свою очередь, атмосфера образована газообразными молекулами и благородными газами.

Все планеты, пригодные для жизни, имеют свою биосферу; хотя атом углерода и его связи обязательно являются его основой, независимо от того, насколько развиты его существа.

Если вы хотите продолжить восхождение по шкале материи, мы, наконец, войдем в вершины астрономии (планеты, звезды, белые карлики, туманности, черные дыры, галактики).

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
2. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
3. Сусана Г. Моралес Варгас. (2014). Уровни организации материи. Получено с: uaeh.edu.mx
4. Таня. (4 ноября 2018 г.). Уровень организации материи. Получено с: scientificskeptic.com
5. Суфлер. (2019). Каковы уровни организации материи? Получено с: apuntesparaestudiar.com