Keliaudami mokslo pasaulyje ar tiesiog kasdieniame gyvenime, galbūt susidūrėte su terminu „formos tinka funkcija“ arba kai kuriais tos pačios frazės variantais. Apskritai tai reiškia, kad kažko, į kurį patiriate, išvaizda yra tikėtina nuoroda, ką jis veikia ar kaip jis naudojamas. Daugeliu atvejų ši maksimali situacija yra tokia akivaizdi, kad prieštarauja žvalgybai.
Pvz., Jei atsitikote per objektą, kurį galima laikyti rankoje ir kuris skleidžia šviesą iš vieno galo, paspaudus jungiklį, galite būti tikri, kad prietaisas yra priemonė apšviesti artimiausią aplinką, jei nėra pakankamai natūralios lengvas.
Biologijos (t. Y. Gyvų būtybių) pasaulyje ši maksima vis dar galioja su keletu įspėjimų. Viena yra ta, kad ne viskas apie formos ir funkcijos santykį yra būtinai intuityvi.
Antrasis, sekantis pirmuoju, yra tai, kad mažos skalės, susijusios su atomų vertinimu, ir molekulės bei junginiai, atsirandantys dėl atomų derinių, užmezga ryšį tarp formos ir funkciją sunku įvertinti, nebent jūs žinote šiek tiek daugiau apie atomų ir molekulių sąveiką, ypač dinamiškos gyvenamosios sistemos su įvairiais ir besikeičiančiais momentais į momentus kontekste. poreikiai.
Kas iš tikrųjų yra atomai?
Prieš tyrinėdami, kaip duoto forma atomas, molekulė, elementas ar junginys yra būtini jo funkcijai, būtina suprasti ką šie terminai reiškia chemijoje, nes jie dažnai vartojami pakaitomis - kartais teisingai, kartais ne.
An atomas yra paprasčiausias bet kurio elemento struktūrinis vienetas. Visi atomai susideda iš tam tikro skaičiaus protonų, neutronų ir elektronų, o vandenilis yra vienintelis elementas, kuriame nėra neutronų. Standartine forma visi kiekvieno elemento atomai turi vienodą teigiamai įkrautų protonų ir neigiamai įkrautų elektronų skaičių.
Judant aukščiau Periodinė elementų lentelė elementų (žr. žemiau), pastebėsite, kad dažniausiai tam tikro atomo pavidalo neutronų skaičius turi tendenciją didėti šiek tiek greičiau nei protonų skaičius. Atomas, kuris praranda ar gauna neutronus, o protonų skaičius lieka fiksuotas, vadinamas izotopu.
Izotopai yra skirtingos to paties atomo versijos, kuriose viskas vienoda, išskyrus neutronų skaičių. Kaip jau greitai sužinosite, tai turi įtakos atomų radioaktyvumui.
Elementai, molekulės ir junginiai: „Daiktų“ pagrindai
An elementas yra tam tikros rūšies medžiaga ir jos negalima atskirti į skirtingus komponentus, tik į mažesnius. Kiekvienas elementas turi savo įrašą periodinėje elementų lentelėje, kur galite rasti fizines savybes (pvz., dydis, susidariusių cheminių ryšių pobūdis), kurie išskiria bet kurį elementą iš kitų 91 natūraliai atsirandančio elementai.
Laikoma, kad atomų aglomeracija, kad ir kokia didelė būtų, egzistuoja kaip elementas, jei joje nėra kitų priedų. Todėl galite atsitikti „elementariose“ helio (Jis) dujose, kurias sudaro tik Jo atomai. Arba galite atsitikti kilogramą „gryno“ (t. Y. Elementinio aukso, kuriame būtų neaprėpiamas skaičius Au atomų; tai tikriausiai nėra idėja, kuria remsite savo finansinę ateitį, tačiau tai yra fiziškai įmanoma.
A molekulė yra mažiausias forma tam tikros medžiagos; kai pamatysite cheminę formulę, pvz., C6H12O6 (cukraus gliukozės), paprastai matote molekulinė formulė. Gliukozė gali egzistuoti ilgose grandinėse, vadinamose glikogenu, tačiau tai nėra molekulinė cukraus forma.
- Kai kurie elementai, tokie kaip Jis, egzistuoja kaip atominės arba monatominės molekulės. Tai reiškia, kad atomas yra molekulė. Kiti, pavyzdžiui, deguonis (O2) egzistuoja diatomine forma natūralioje būsenoje, nes tai yra energetiškai palanku.
Galiausiai, a junginys yra kažkas, kuriame yra daugiau nei vienos rūšies elementai, pvz., vanduo (H2O). Taigi molekulinis deguonis nėra atominis deguonis; tuo pačiu metu yra tik deguonies atomų, todėl deguonies dujos nėra junginys.
Molekulinis lygis, dydis ir forma
Svarbi ne tik faktinė molekulių forma, bet ir tik sugebėjimas jas sutvarkyti mintyse. Tai galite padaryti „realiame pasaulyje“, naudodamiesi kamuoliukų ir lazdelių modeliais, arba galite pasikliauti tuo daugiau naudinga iš dviejų matmenų trimačių objektų vaizdų, pateikiamų vadovėliuose ar prisijungęs.
Elementas, esantis beveik visos chemijos, ypač biochemijos, centre (arba, jei norite, aukščiausio molekulinio lygio), yra anglies. Taip yra dėl anglies gebėjimo suformuoti keturias chemines jungtis, todėl ji yra unikali tarp atomų.
Pavyzdžiui, metanas turi formulę CH4 ir susideda iš centrinės anglies, kurią supa keturi vienodi vandenilio atomai. Kaip vandenilis atomai natūraliai erdvėjasi taip, kad tarp jų būtų maksimalus atstumas?
Paprastų paprastų junginių išdėstymas
Kaip būna, CH4 įgauna maždaug tetraedrinę arba piramidinę formą. Rutulio ir lazdos modelis, nustatytas ant lygaus paviršiaus, turėtų tris H atomus, sudarančius piramidės pagrindą, o C atomas būtų šiek tiek aukštesnis, o ketvirtasis H atomas būtų tiesiai virš C atomo. Sukant struktūrą taip, kad skirtingas H atomų derinys suformuotų piramidės trikampį pagrindą, tai nieko nekeičia.
Azotas sudaro tris jungtis, du deguonis ir vienas vandenilį. Šios jungtys gali atsirasti kartu per tą pačią atomų porą.
Pvz., Vandenilio cianido arba HCN molekulę sudaro viengubas ryšys tarp H ir C ir trigubas ryšys tarp C ir N. Žinant junginio molekulinę formulę ir atskirų jo atomų jungimosi elgesį, dažnai galima daug nuspėti apie jo struktūrą.
Pirminės biologijos molekulės
The keturios biomolekulių klasės yra nukleorūgštys, angliavandeniai, baltymaiir lipidai (arba riebalai). Paskutinius tris iš jų galite pažinti kaip „makrokomandas“, nes tai yra trys makroelementų klasės, sudarančios žmogaus mitybą.
Du nukleorūgštys yra dezoksiribonukleino rūgštis (DNR) ir ribonukleino rūgštis (RNR), ir jos turi genetinis kodas reikalingi gyviems daiktams ir viskam, kas juose yra, susirinkti.
Angliavandeniai arba „angliavandeniai“ yra pagaminti iš C, H ir O atomų. Jie visada yra santykiu 1: 2: 1 ta tvarka, dar kartą parodydami molekulinės formos svarbą. Riebalai taip pat turi tik C, H ir O atomus, tačiau jie išsidėstę labai skirtingai nei angliavandeniuose; baltymai prie kitų trijų prideda keletą N atomų.
The amino rūgštys baltymuose yra rūgščių pavyzdžiai gyvose sistemose. Ilgos grandinės, pagamintos iš 20 skirtingų amino rūgščių organizme, yra baltymo apibrėžimas, kai šios rūgščių grandinės yra pakankamai ilgos.
Cheminiai ryšiai
Čia daug kalbėta apie obligacijas, bet kas tai yra chemijoje?
Į kovalentiniai ryšiai, elektronai dalijasi tarp atomų. Į joninės jungtys, vienas atomas visiškai atiduoda savo elektronus kitam atomui. Vandenilio jungtys galima laikyti specialia kovalentinio ryšio rūšimi, tačiau kitokio molekulinio lygio, nes vandeniliai turi tik vieną elektroną.
Van der Waalso sąveika yra „ryšiai“, atsirandantys tarp vandens molekulių; vandenilio jungtys ir van der Waalso sąveika yra kitokia.