Sisu
- Mis täpselt on aatomid?
- Elemendid, molekulid ja ühendid: "kraami" alused
- Molekulaarne tase, suurus ja kuju
- Levinumate lihtsate ühendite paigutus
- Bioloogia esmased molekulid
- Keemilised sidemed
Teadusmaailmas või lihtsalt igapäevaelus rännates võib-olla olete kohanud mõistet "vorm sobib funktsiooniks" või sama fraasi mõnda varianti. Üldiselt tähendab see, et millegi ilmumine, mille kaudu te juhtute, on tõenäoliselt aimdus sellest, mida see teeb või kuidas seda kasutatakse. Mitme miinusega on see maksimum nii ilmne, et trotsib uurimist.
Näiteks kui juhtub mõni objekt, mida saab käes hoida ja mis kiirgab lüliti vajutamisel ühest otsast valgust, võite olla kindel, et see seade on piisav loodusliku looduse puudumisel tööriist lähima keskkonna valgustamiseks. valgus.
Bioloogia (s.o elusolendite) maailmas kehtib see maksimum siiski mõne hoiatusega. Üks on see, et kõik vormi ja funktsiooni suhete kohta pole tingimata intuitiivne.
Teine, esimesest järelduv, on see, et aatomite ja aatomite kombinatsioonidest tulenevate molekulide ja ühendite hindamisel osalevad väikesed skaalad muudavad vormi ja funktsiooni vahelise seose raskesti mõistetavaks, kui te ei tea natuke rohkem aatomite ja molekulide koostoime kohta. , eriti dünaamilise elamissüsteemi kontekstis, kus esinevad erinevad ja muutuvad hetke-hetke vajadused.
Mis täpselt on aatomid?
Enne uurimist, kuidas antud aatomi, molekuli, elemendi või ühendi kuju on selle funktsiooniks hädavajalik, on vaja täpselt mõista, mida need mõisted keemias tähendavad, kuna neid kasutatakse sageli vaheldumisi - vahel õigesti, vahel mitte.
An aatom on mis tahes elemendi lihtsaim struktuuriüksus. Kõik aatomid koosnevad paljudest prootonitest, neutronitest ja elektronidest, vesinik on ainus neutroniteta element. Standardvormis on kõigi elementide kõigil aatomitel sama arv positiivselt laetud prootoneid ja negatiivselt laetud elektrone.
Elementide perioodilisuse tabelist kõrgemale liikudes (vt allpool) leiate, et antud aatomi kõige tavalisema vormi neutronite arv kipub tõusma mõnevõrra kiiremini kui prootonite arv. Aatomit, mis kaotab või saab neutroneid, samal ajal kui prootonite arv püsib, nimetatakse isotoobiks.
Isotoobid on sama aatomi erinevad versioonid, kusjuures kõik on ühesugused, välja arvatud neutronite arv. See mõjutab aatomite radioaktiivsust, nagu varsti õpid.
Elemendid, molekulid ja ühendid: "kraami" alused
An element on antud tüüpi aine ja seda ei saa jagada erinevateks komponentideks, ainult väiksemateks. Igal elemendil on perioodiliste elementide tabelis oma kirje, kust leiate füüsikalised omadused (nt suurus, moodustunud keemiliste sidemete olemus), mis eristavad mis tahes elementi teistest 91 looduslikult esinevast elemendist.
Aatomite aglomeratsiooni, ükskõik kui suurt, loetakse elemendiks eksisteerivaks, kui see ei sisalda muid lisaaineid. Seetõttu võib juhtuda, et toimub "elementaarne" heelium (He) gaas, mis koosneb ainult Tema aatomitest.Või võite juhtuda kilogrammi "puhast" (st elementaarset kulda, mis sisaldaks mõõtmatul arvul au-aatomeid; see pole ilmselt idee, mille nimel oma rahalist tulevikku mõjutada, kuid see on füüsiliselt võimalik).
A molekul on väikseim vorm antud ainet; kui näete keemilist valemit, näiteks C6H12O6 (suhkru glükoos), näete tavaliselt seda molekulaarne valem. Glükoos võib eksisteerida pikkades ahelates, mida nimetatakse glükogeeniks, kuid see ei ole suhkru molekulaarne vorm.
Lõpuks a ühend on midagi, mis sisaldab rohkem kui ühte tüüpi elemente, näiteks vesi (H2O). Seega ei ole molekulaarne hapnik aatomhapnik; samal ajal on ainult hapnikuaatomid, seega pole hapniku gaas ühend.
Molekulaarne tase, suurus ja kuju
Olulised pole mitte ainult molekulide tegelikud kujundid, vaid oluline on ka võimalus neid ainult oma mõtetes fikseerida. Saate seda teha "pärismaailmas" kuul- ja muhvimudelite abil või võite toetuda kolmemõõtmeliste objektide kahemõõtmelistele kujutistele, mis on saadaval raamatutes või veebis.
Element, mis asub praktiliselt kogu keemia, eriti biokeemia, keskel (või kui eelistate, molekulaarsel tipptasemel), on süsinik. Selle põhjuseks on süsiniku võime moodustada neli keemilist sidet, muutes selle aatomite seas ainulaadseks.
Näiteks on metaani valem CH4 ja koosneb kesksüsinikust, mida ümbritsevad neli ühesugust vesinikuaatomit. Kuidas vesinikuaatomid looduslikult ruumi asuvad, et nende vahel oleks maksimaalne vahemaa?
Levinumate lihtsate ühendite paigutus
Nagu juhtub, CH4 eeldab umbes tetraeedrilist või püramiidset kuju. Tasasel pinnal asetseval kuul- ja pulgamudelil oleks kolm H-aatomit, mis moodustaksid püramiidi aluse, C-aatom on pisut kõrgem ja neljas H-aatom asub otse C-aatomi kohal. Konstruktsiooni pööramine nii, et erinev H-aatomite kombinatsioon moodustaks püramiidi kolmnurkse aluse.
Lämmastik moodustab kolm sidet, hapnik kaks ja vesinik üks. Need sidemed võivad esineda kombinatsioonis sama aatomipaari vahel.
Näiteks koosneb vesiniktsüaniidi molekul või HCN üksiksidemest H ja C vahel ning kolmiksidemest C ja N vahel. Teades nii ühendi molekulaarset valemit kui ka selle üksikute aatomite sidumiskäitumist, saate sageli ennustada selle struktuuri kohta palju.
Bioloogia esmased molekulid
Biomolekulide neli klassi on: nukleiinhapped, süsivesikud, valgudja lipiidid (või rasvad). Neist kolme viimast võite tunda makrodena, kuna need on kolm makroelementide klassi, mis moodustavad inimese dieedi.
Kaks nukleiinhapet on desoksüribonukleiinhape (DNA) ja ribonukleiinhape (RNA) ning nad kannavad geneetiline kood mida on vaja elusate asjade ja nende sees olevate asjade kokkupanekuks.
Süsivesikud ehk süsivesikud on valmistatud C-, H- ja O-aatomitest. Need on alati vahekorras 1: 2: 1 sellises järjekorras, näidates jällegi molekulaarse kuju olulisust. Rasvades on ka ainult C, H ja O aatomid, kuid need on paigutatud väga erinevalt kui süsivesikud; valgud lisavad ülejäänud N-le aatomit.
Valkude aminohapped on näited hapetest elavates süsteemides. Keha 20 erinevast aminohappest koosnevad pikad ahelad on valgu määratlus, kui need hapete ahelad on piisavalt pikad.
Keemilised sidemed
Siin on palju räägitud võlakirjadest, kuid mis need keemias täpselt on?
Sisse kovalentsed sidemed, elektronid on aatomite vahel jagatud. Sisse ioonilised sidemed, loobub üks aatom täielikult oma elektronidest teise aatomini. Vesiniksidemed Seda võib pidada eriliseks kovalentseks sidemeks, kuid erineval molekulaarsel tasemel, kuna vesinikel on alustuseks ainult üks elektron.
Van der Waalsi koostoimed on "sidemed", mis tekivad veemolekulide vahel; vesiniksidemete ja van der Waalsi koostoimed on muidu sarnased.