КАКВИ СА НИВАТА НА ОРГАНИЗАЦИЯ НА МАТЕРИЯТА? (С ПРИМЕРИ) - НАУКА - 2025

На нивото на организация на материята са тези физически прояви, които изграждат Вселената в нейните различни масови мащаби. Въпреки че много явления могат да бъдат обяснени от физиката, има региони в този мащаб, които са по-подходящи за изследванията на химия, биология, минералогия, екология, астрономия и други природни науки.

В основата на материята имаме субатомни частици, изучени от физиката на частиците. Изкачвайки стъпките на вашата организация, влизаме в областта на химията и след това стигаме до биологията; От разпадащата се и енергийна материя, човек завършва с наблюдение на минералогични тела, живи организми и планети.

Нивата на организация на материята са интегрирани и сплотени, за да определят тела с уникални свойства. Например, клетъчното ниво е изградено от субатомно, атомно, молекулярно и клетъчно, но то има различни свойства от всички тях. По същия начин горните нива имат различни свойства.

Какви са нивата на организация на материята?

Темата е организирана в следните нива:

Субатомно ниво

Започваме с най-ниската стъпка: с частици, по-малки от самия атом. Тази стъпка е обект на изучаване във физиката на частиците. По много опростен начин имаме кварците (нагоре и надолу), лептоните (електрони, мюони и неутрино) и нуклоните (неутрони и протони).

Масата и размерите на тези частици са толкова пренебрежими, че конвенционалната физика не се приспособява към тяхното поведение, поради което е необходимо да ги изучаваме с призмата на квантовата механика.

Атомно ниво

Все още в областта на физиката (атомна и ядрена) откриваме, че някои първични частици се обединяват чрез силни взаимодействия, за да създадат атом. Това е единицата, която определя химичните елементи и цялата периодична таблица. Атомите по същество се състоят от протони, неутрони и електрони. На следващото изображение можете да видите представяне на атом с протоните и неутроните в ядрото и електроните извън:

Протоните са отговорни за положителния заряд на ядрото, който заедно с неутроните съставляват почти цялата маса на атома. От друга страна, електроните са отговорни за отрицателния заряд на атома, разпръснат около ядрото в електронно плътни области, наречени орбитали.

Атомите се различават един от друг по броя на протоните, неутроните и електроните, които имат. Протоните обаче определят атомното число (Z), което от своя страна е характерно за всеки химичен елемент. По този начин, всички елементи имат различни количества протони и тяхното подреждане може да се види в увеличаващ се ред в периодичната таблица.

Молекулно ниво

Водната молекула е най-емблематичната и изненадваща от всички. Източник: DiamondCoder

На молекулярно ниво навлизаме в областта на химията, физикохимията и малко по-далечната фармация (синтез на лекарства).

Атомите са способни да взаимодействат помежду си чрез химическо свързване. Когато тази връзка е ковалентна, тоест с възможно най-равнопоставеното споделяне на електрони, се казва, че атомите са се съединили, за да създадат молекули.

От друга страна, металните атоми могат да взаимодействат чрез металната връзка, без да определят молекулите; но да кристали.

Продължавайки с кристалите, атомите могат да загубят или спечелят електрони, съответно да станат катиони или аниони. Тези два образуват дуото, известно като йони. Също така, някои молекули могат да придобият електрически заряди, наричани молекулярни или многоатомни йони.

От йони и техните кристали се раждат огромни количества от тях, минерали, които съставят и обогатяват земната кора и мантия.

Тази обемиста молекула от полифенилен дендример е пример за макромолекула. Източник: М камък в английския език Wikipedia

В зависимост от броя на ковалентните връзки, някои молекули са по-масивни от други. Когато тези молекули имат структурна и повтаряща се единица (мономер), се казва, че са макромолекули. Сред тях например имаме протеини, ензими, полизахариди, фосфолипиди, нуклеинови киселини, изкуствени полимери, асфалтени и др.

Необходимо е да се подчертае, че не всички макромолекули са полимери; но всички полимери са макромолекули.

Този икозаедричен клъстер (100) от водни молекули се държи заедно от техните водородни връзки. Това е пример за надмолекула, управлявана от взаимодействията на Van der Walls. Източник: Дански14

Все още на молекулно ниво молекулите и макромолекулите могат да се агрегират чрез взаимодействията на Van der Walls, за да образуват конгломерати или комплекси, наречени супрамолекули. Сред най-известните имаме мицели, везикули и двупластовата липидна стена.

Супрамолекулите могат да имат размери и молекулни маси, по-малки или по-големи от макромолекулите; Въпреки това техните нековалентни взаимодействия са структурни основи на безброй биологични, органични и неорганични системи.

Ниво на органела в клетката

Представяне на митохондриите, един от най-важните клетъчни органели.

Супрамолекулите се различават по своята химическа природа, поради което те се сближават помежду си по характерен начин, за да се адаптират към околната среда, която ги заобикаля (водни в случая на клетките).

Това се случва, когато се появяват различни органели (митохондрии, рибозоми, ядро, апарат на Голджи и др.), Всеки от които е предназначен да изпълнява специфична функция в рамките на колосалната жива фабрика, която познаваме като клетката (еукариотична и прокариотична): „атомът“ от живота.

Клетъчно ниво

Пример за еукариотна клетка (животинска клетка) и нейните части (Източник: Алехандро Порто чрез Wikimedia Commons)

На клетъчно ниво влизат в игра биологията и биохимията (в допълнение към други свързани науки). В организма има класификация за клетките (еритроцити, левкоцити, сперма, яйца, остеоцити, неврони и др.). Клетката може да бъде определена като основна единица на живота и има два основни типа: еукариоти и прокатиоти.

Многоклетъчно ниво

Разграничените групи клетки определят тъканите, тези тъкани произхождат органи (сърце, панкреас, черен дроб, черва, мозък) и накрая органите интегрират различни физиологични системи (дихателна, кръвоносна, храносмилателна, нервна, ендокринна и др.). Това е многоклетъчното ниво. Например набор от хиляди клетки съставляват сърцето:

На този етап е трудно да се изучават явления от молекулярна гледна точка; въпреки че фармацията, супрамолекулярната химия, фокусирана върху медицината и молекулярната биология, поддържат тази перспектива и приемат подобни предизвикателства.

организми

В зависимост от вида на клетките, ДНК и генетичните фактори, клетките завършват изграждащи организми (растителни или животински), за които вече споменахме човека. Това е стъпката на живота, сложността и необятността на която е невъобразима и днес. Например, тигър се счита за панда се счита за организъм.

Ниво на населението

Куповете на тези пеперуди монарх демонстрират как организмите се асоциират в популациите. Източник: Pixnio.

Организмите реагират на условията на околната среда и се адаптират чрез създаване на популации за оцеляване. Всяко население се изучава от един от многото клонове на природните науки, както и от общностите, които произлизат от тях. Имаме насекоми, бозайници, птици, риби, водорасли, земноводни, паякообразни, октоподи и много други. Например, набор от пеперуди съставлява популация.

Екосистема

Екосистемата. Източник: От LA turrita, от Wikimedia Commons

Екосистемата включва връзките между биотичните фактори (които имат живот) и абиотичните фактори (неживот). Състои се от общност от различни видове, които споделят едно и също място за живеене (местообитание) и които използват абиотични компоненти, за да оцелеят.

Водата, въздухът и почвата (минерали и скали) определят абиотичните компоненти ("без живот"). Междувременно биотичните компоненти се състоят от всички живи същества в цялото им изразяване и разбиране, от бактерии до слонове и китове, които взаимодействат с вода (хидросфера), въздух (атмосфера) или почва (литосфера).

Наборът от екосистеми на цялата Земя съставлява следващото ниво; биосферата.

биосфера

Диаграма на земната атмосфера, хидросфера, литосфера и биосфера. Източник: Божана Петрович, от Wikimedia Commons

Биосферата е нивото, съставено от всички живи същества, които живеят на планетата и техните местообитания.

Връщайки се за кратко към молекулното ниво, молекулите сами могат да съставят смеси с прекомерни размери. Например океаните се образуват от молекулата на водата, H ₂ O. От своя страна атмосферата се образува от газообразни молекули и благородни газове.

Всички планети, подходящи за живот, имат собствена биосфера; въпреки че въглеродният атом и неговите връзки са непременно неговата основа, без значение колко еволюират неговите същества.

Ако искате да продължите да се изкачвате по скалата на материята, най-накрая щяхме да влезем във височините на астрономията (планети, звезди, бели джуджета, мъглявини, черни дупки, галактики).

Препратки

1. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
2. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
3. Сузана Г. Моралес Варгас. (2014). Нива на организация на въпроса. Възстановено от: uaeh.edu.mx
4. Таня. (4 ноември 2018 г.). Ниво на организация на материята. Възстановено от: scienceskeptic.com
5. Суфльор. (2019). Какви са нивата на организация на материята? Възстановено от: apuntesparaestudiar.com