Ceļojot pa zinātnes pasauli vai vienkārši ikdienas dzīvē, iespējams, esat saskāries ar terminu "formas atbilstības funkcija" vai kādu tās pašas frāzes variāciju. Parasti tas nozīmē, ka kaut kā parādīšanās, ar kuru jūs notiekat, iespējams, ir norāde par to, ko tā dara vai kā tā tiek izmantota. Daudzos gadījumos šī maksimums ir tik skaidri redzams, ka tas ir pretrunā ar izpēti.
Piemēram, ja jūs atrodaties pāri objektam, kuru var turēt rokā un kurš no viena gala izstaro gaismu, nospiežot slēdzi, jūs varat būt pārliecināts, ka ierīce ir līdzeklis tiešās vides apgaismošanai, ja nav atbilstoša dabiskā gaisma.
Bioloģijas pasaulē (t.i., dzīvās būtnes) šī maksimums joprojām ir spēkā ar dažiem iebildumiem. Viens no tiem ir tas, ka ne viss par formas un funkcijas attiecībām noteikti ir intuitīvs.
Otrais, kas izriet no pirmā, ir tas, ka sīkie svari, kas iesaistīti atomu novērtēšanā, un molekulas un savienojumi, kas rodas no atomu kombinācijām, veido saikni starp formu un grūti novērtēt, ja vien jūs nezināt mazliet vairāk par to, kā mijiedarbojas atomi un molekulas, it īpaši dinamiskas dzīves sistēmas kontekstā ar dažādiem un mainīgiem momentiem uz mirkļiem vajadzībām.
Kas īsti ir atomi?
Pirms izpētīt, kā dotā forma atoms, molekula, elements vai savienojums ir nepieciešami tā funkcionēšanai, tas ir jāsaprot ko tieši šie termini nozīmē ķīmijā, jo tos bieži lieto savstarpēji - dažreiz pareizi, dažreiz nē.
An atoms ir vienkāršākā jebkura elementa struktūrvienība. Visi atomi sastāv no noteikta protonu, neitronu un elektronu skaita, un ūdeņradis ir vienīgais elements, kurā nav neitronu. Standarta formā visiem katra elementa atomiem ir vienāds pozitīvi lādētu protonu un negatīvi lādētu elektronu skaits.
Virzoties augstāk uz augšu periodiskā tabula no elementiem (skat. zemāk), jūs konstatējat, ka neitronu skaitam noteiktā atoma visizplatītākajā formā ir tendence pieaugt nedaudz ātrāk nekā protonu skaitam. Atomu, kas zaudē vai iegūst neitronus, kamēr protonu skaits paliek nemainīgs, sauc par izotopu.
Izotopi ir viena un tā paša atoma dažādas versijas, ar visu vienādu, izņemot neitronu skaitu. Tas, kā jūs drīz uzzināsiet, ietekmē atomu radioaktivitāti.
Elementi, molekulas un savienojumi: "Stuff" pamati
An elements ir noteikts vielas veids, un to nevar sadalīt dažādos komponentos, tikai mazākos. Katram elementam ir savs ieraksts periodiskajā elementu tabulā, kur varat atrast fizikālās īpašības (piemēram, lielums, izveidojušos ķīmisko saišu raksturs), kas atšķir jebkuru elementu no pārējiem 91 dabā sastopamā elementi.
Neatkarīgi no tā, cik liela ir atomu aglomerācija, tiek uzskatīts, ka tā pastāv kā elements, ja tajā nav citu piedevu. Tāpēc jūs varētu notikt pāri "elementārajai" hēlija (Viņš) gāzei, kas sastāv tikai no Viņa atomiem. Vai arī jūs varētu notikt kilogramā "tīra" (t.i., elementārā zelta, kas satur neaptveramu skaitu Au atomu; šī, iespējams, nav ideja, ar kuru likt savu finansiālo nākotni, bet tas ir fiziski iespējams.
A molekula ir mazākais formā noteiktas vielas; kad redzat ķīmisko formulu, piemēram, C6H12O6 (cukura glikoze), jūs parasti to redzat molekulāra formula. Glikoze var pastāvēt garās ķēdēs, ko sauc par glikogēnu, taču tā nav cukura molekulārā forma.
- Daži elementi, piemēram, Viņš, pastāv kā molekulas atomu vai monatomu formā. Šiem nolūkiem atoms ir molekula. Citi, piemēram, skābeklis (O2) pastāv diatomiskā formā dabiskā stāvoklī, jo tas ir enerģētiski labvēlīgi.
Visbeidzot, a savienojums ir kaut kas, kas satur vairāk nekā viena veida elementus, piemēram, ūdeni (H2O). Tādējādi molekulārais skābeklis nav atomu skābeklis; tajā pašā laikā ir tikai skābekļa atomi, tāpēc skābekļa gāze nav savienojums.
Molekulārais līmenis, lielums un forma
Svarīgas ir ne tikai faktiskās molekulu formas, bet arī spēja tās noteikt tikai savā prātā. To var izdarīt "reālajā pasaulē", izmantojot bumbiņu un nūju modeļus, vai arī varat paļauties uz vairāk noderīga no trīsdimensiju objektu divdimensiju attēlojumiem, kas pieejami mācību grāmatās vai tiešsaistē.
Elements, kas atrodas praktiski visas ķīmijas, it īpaši bioķīmijas, centrā (vai, ja vēlaties, augšējā molekulārā līmenī), ir ogleklis. Tas ir saistīts ar oglekļa spēju veidot četras ķīmiskās saites, padarot to unikālu starp atomiem.
Piemēram, metānam ir formula CH4 un sastāv no centrālā oglekļa, ko ieskauj četri identiski ūdeņraža atomi. Kā ūdeņradis atomi dabiski atstarpē sevi tā, lai starp tiem būtu maksimālais attālums?
Vienkāršo vienkāršo savienojumu izkārtojumi
Kā tas notiek, CH4 pieņem aptuveni tetraedrisku vai piramīdveida formu. Bumbas un nūjas modelim, kas iestatīts uz līdzenas virsmas, būtu trīs H atomi, kas veido piramīdas pamatu, un C atoms ir nedaudz augstāks, bet ceturtais H atoms atrodas tieši virs C atoma. Struktūras pagriešana tā, ka atšķirīga H atomu kombinācija veido piramīdas trīsstūrveida pamatu, faktiski neko nemaina.
Slāpeklis veido trīs saites, skābeklis divas un ūdeņradis vienu. Šīs saites var rasties kombinācijā vienā un tajā pašā atomu pārī.
Piemēram, ūdeņraža cianīda molekula jeb HCN sastāv no vienas saites starp H un C un no trīskāršas saites starp C un N. Zinot gan savienojuma molekulāro formulu, gan tā atsevišķo atomu saistīšanās uzvedību, bieži vien var daudz paredzēt par tā struktūru.
Primārās molekulas bioloģijā
The četras klases biomolekulas ir nukleīnskābes, ogļhidrāti, olbaltumvielas, un lipīdi (vai tauki). Pēdējos trīs no tiem jūs varat zināt kā "makro", jo tās ir trīs makroelementu klases, kas veido cilvēka uzturu.
Tie divi nukleīnskābes ir dezoksiribonukleīnskābe (DNS) un ribonukleīnskābe (RNS), un tās satur ģenētiskais kods nepieciešami dzīvo lietu un visa, kas tajās ir, salikšanai.
Ogļhidrāti jeb "ogļhidrāti" ir izgatavoti no C, H un O atomiem. Tie vienmēr ir attiecībās 1: 2: 1 šādā secībā, kas atkal parāda molekulas formas nozīmi. Arī taukos ir tikai C, H un O atomi, taču tie ir izvietoti ļoti atšķirīgi nekā ogļhidrātos; olbaltumvielas pievieno dažus N atomus pārējiem trim.
The aminoskābes olbaltumvielās ir skābju piemēri dzīvajās sistēmās. Garās ķēdes, kas izgatavotas no 20 dažādām aminoskābēm organismā, ir olbaltumvielu definīcija, tiklīdz šīs skābju ķēdes ir pietiekami garas.
Ķīmiskās saites
Šeit ir daudz runāts par obligācijām, bet kas tās īsti ir ķīmijā?
In kovalentās saites, elektroni tiek sadalīti starp atomiem. In jonu saites, viens atoms pilnībā atdod savus elektronus otram atomam. Ūdeņraža saites var uzskatīt par īpašu kovalento saišu veidu, bet vienu citā molekulārā līmenī, jo ūdeņražiem ir jāsāk tikai ar vienu elektronu.
Van der Vālsa mijiedarbība ir "saites", kas rodas starp ūdens molekulām; ūdeņraža saites un van der Valsa mijiedarbība ir citādi līdzīga.
