เนื้อหา
- อะตอมคืออะไรกันแน่?
- องค์ประกอบโมเลกุลและสารประกอบ: พื้นฐานของ "สิ่งของ"
- ระดับโมเลกุลขนาดและรูปร่าง
- การเตรียมสารประกอบทั่วไปอย่างง่าย
- โมเลกุลระดับปฐมภูมิในชีววิทยา
- พันธะเคมี
ในการเดินทางในโลกวิทยาศาสตร์หรือในชีวิตประจำวันคุณอาจพบคำว่า "รูปแบบที่เหมาะกับฟังก์ชั่น" หรือรูปแบบของวลีเดียวกัน โดยทั่วไปหมายถึงว่าการปรากฏตัวของสิ่งที่คุณเกิดขึ้นนั้นเป็นสัญญาณที่บ่งบอกได้ว่ามันทำอะไรหรือนำไปใช้อย่างไร ในหลาย ๆ ข้อเสียคติพจน์นี้เห็นได้ชัดอย่างชัดเจนว่าเป็นการท้าทายการสำรวจ
ตัวอย่างเช่นหากคุณเกิดขึ้นกับวัตถุที่สามารถถือในมือและปล่อยแสงจากปลายด้านหนึ่งที่สัมผัสของสวิตช์คุณสามารถมั่นใจได้ว่าอุปกรณ์เป็นเครื่องมือสำหรับการส่องสว่างสภาพแวดล้อมทันทีในกรณีที่ไม่มีธรรมชาติเพียงพอ เบา.
ในโลกของชีววิทยา (เช่นสิ่งมีชีวิต) แม็กซิมนี้ยังคงมีอยู่เพียงไม่กี่ประการ สิ่งหนึ่งคือไม่ใช่ทุกสิ่งที่เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างฟอร์มและฟังก์ชันนั้นจำเป็นต้องเข้าใจง่าย
อย่างที่สองรองจากแรกคือเครื่องชั่งขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องกับการประเมินอะตอมและโมเลกุลและสารประกอบที่เกิดขึ้นจากการรวมกันของอะตอมทำให้การเชื่อมโยงระหว่างรูปแบบและฟังก์ชั่นยากที่จะชื่นชมถ้าคุณไม่ทราบว่าอะตอมและโมเลกุลมีปฏิกิริยาอย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนของระบบการใช้ชีวิตแบบไดนามิกที่มีความต้องการที่หลากหลาย
อะตอมคืออะไรกันแน่?
ก่อนที่จะสำรวจว่ารูปร่างของอะตอมที่กำหนดเป็นโมเลกุลองค์ประกอบหรือสารประกอบเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการทำงานมันจำเป็นต้องเข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าคำศัพท์เหล่านี้มีความหมายอย่างไรในทางเคมีเนื่องจากบางครั้งก็ใช้แทนกันได้อย่างถูกต้อง
อะตอม เป็นหน่วยโครงสร้างที่ง่ายที่สุดขององค์ประกอบใด ๆ อะตอมทั้งหมดประกอบด้วยโปรตอนนิวตรอนและอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งที่มีไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบเดียวที่ไม่มีนิวตรอน ในรูปแบบมาตรฐานอะตอมทั้งหมดของแต่ละองค์ประกอบมีจำนวนโปรตอนที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบเท่ากัน
เมื่อคุณเลื่อนตารางธาตุขึ้นไป (ดูด้านล่าง) คุณจะพบว่าจำนวนนิวตรอนในรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดของอะตอมที่ให้นั้นมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นค่อนข้างเร็วกว่าจำนวนโปรตอน อะตอมที่สูญเสียหรือเพิ่มนิวตรอนในขณะที่จำนวนของโปรตอนยังคงถูกเรียกว่าไอโซโทป
ไอโซโทปเป็นอะตอมที่ต่างกันซึ่งมีทุกอย่างเหมือนกันยกเว้นเลขนิวตรอน สิ่งนี้มีความหมายสำหรับกัมมันตภาพรังสีในอะตอมในไม่ช้าคุณจะได้เรียนรู้
องค์ประกอบโมเลกุลและสารประกอบ: พื้นฐานของ "สิ่งของ"
ธาตุ เป็นสารประเภทหนึ่งที่กำหนดและไม่สามารถแยกออกเป็นส่วนต่าง ๆ ได้ แต่จะเล็กกว่าเท่านั้น แต่ละองค์ประกอบมีรายการของตนเองในตารางธาตุซึ่งคุณสามารถค้นหาคุณสมบัติทางกายภาพ (เช่นขนาดขนาดธรรมชาติของพันธะเคมีที่เกิดขึ้น) ที่แยกองค์ประกอบใด ๆ ออกจากองค์ประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติอีก 91 ชนิด
การรวมตัวกันของอะตอมไม่ว่าจะมีขนาดใหญ่เพียงใดก็ตามถือว่าเป็นองค์ประกอบถ้ามันไม่มีสารเติมแต่งอื่น ๆ คุณอาจเกิดขึ้นกับก๊าซฮีเลียม (ฮี) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของเขาเท่านั้นหรือคุณอาจเกิดขึ้นในกิโลกรัมที่ "บริสุทธิ์" (เช่นทององค์ประกอบซึ่งจะมีจำนวน Au อะตอมที่ไม่อาจหยั่งรู้ได้นี่อาจไม่ใช่แนวคิดที่จะนำไปสู่อนาคตทางการเงินของคุณ
อณู มีขนาดเล็กที่สุด ฟอร์ม ของสารที่กำหนด; เมื่อคุณเห็นสูตรทางเคมีเช่น C6H12O6 (น้ำตาลกลูโคส) คุณมักจะเห็นมัน โมเลกุล สูตร. กลูโคสสามารถมีอยู่ในโซ่ยาวเรียกว่าไกลโคเจน แต่นี่ไม่ใช่โมเลกุลของน้ำตาล
ในที่สุด, a สารประกอบ เป็นสิ่งที่มีองค์ประกอบมากกว่าหนึ่งชนิดเช่นน้ำ (เอช2O) ดังนั้นโมเลกุลของออกซิเจนจึงไม่ใช่ออกซิเจนอะตอม ในเวลาเดียวกันมีเพียงออกซิเจนอะตอมเท่านั้นดังนั้นก๊าซออกซิเจนจึงไม่ใช่สารประกอบ
ระดับโมเลกุลขนาดและรูปร่าง
ไม่เพียง แต่รูปร่างที่แท้จริงของโมเลกุลก็สำคัญเช่นกัน แต่ความสามารถในการแก้ไขสิ่งเหล่านี้ในใจของคุณก็มีความสำคัญเช่นกัน คุณสามารถทำสิ่งนี้ได้ใน "โลกแห่งความจริง" ด้วยความช่วยเหลือของโมเดลบอลและไม้เท้าหรือคุณสามารถพึ่งพาการนำเสนอแบบสองมิติของวัตถุสามมิติที่มีอยู่ในหนังสือหรือออนไลน์
องค์ประกอบที่อยู่ตรงกลาง (หรือถ้าคุณต้องการระดับโมเลกุลระดับสูง) ของเคมีเกือบทั้งหมดโดยเฉพาะอย่างยิ่งชีวเคมีคือ คาร์บอน. นี่เป็นเพราะความสามารถของคาร์บอนในการสร้างพันธะเคมีสี่แบบทำให้มีลักษณะพิเศษในหมู่อะตอม
ตัวอย่างเช่นมีเธนมีสูตร CH4 และประกอบด้วยคาร์บอนส่วนกลางที่ล้อมรอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนสี่อะตอม อะตอมไฮโดรเจนมีพื้นที่ว่างในตัวเองตามธรรมชาติเพื่อให้ระยะห่างสูงสุดระหว่างพวกเขาเป็นอย่างไร
การเตรียมสารประกอบทั่วไปอย่างง่าย
เมื่อมันเกิดขึ้น CH4 สันนิษฐานว่าเป็น tetrahedral หรือเสี้ยมรูปร่าง แบบจำลองลูกบอลและกิ่งไม้ที่ตั้งอยู่บนพื้นผิวระดับจะมีอะตอม H สามตัวก่อขึ้นเป็นฐานของปิรามิดโดยที่อะตอม C สูงขึ้นเล็กน้อยและอะตอม H อันที่สี่ตั้งอยู่เหนืออะตอม C โดยตรง การหมุนโครงสร้างเพื่อให้การรวมกันที่แตกต่างกันของ H Atoms ก่อให้เกิดฐานสามเหลี่ยมของปิรามิดโดยที่ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงเลย
รูปแบบไนโตรเจนสามพันธะออกซิเจนสองและไฮโดรเจนหนึ่ง พันธบัตรเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้ในการรวมกันของอะตอมคู่เดียวกัน
ตัวอย่างเช่นโมเลกุลไฮโดรเจนไซยาไนด์หรือ HCN ประกอบด้วยพันธะเดี่ยวระหว่าง H และ C และพันธะสามเท่าระหว่าง C และ N การรู้ทั้งสูตรโมเลกุลของสารประกอบและพฤติกรรมการยึดติดของอะตอมแต่ละตัวมักจะช่วยให้คุณ ทำนายโครงสร้างของมันอย่างมาก
โมเลกุลระดับปฐมภูมิในชีววิทยา
โมเลกุลชีวโมเลกุลสี่ประเภทคือ กรดนิวคลีอิกคาร์โบไฮเดรต, โปรตีนและ ไขมัน (หรือ ไขมัน) สามคนสุดท้ายนี้คุณอาจรู้ว่าเป็น "มาโคร" เนื่องจากเป็นสารอาหารหลักสามชั้นที่ประกอบขึ้นเป็นอาหารของมนุษย์
กรดนิวคลีอิกสองชนิดคือกรดดีอกซีบูนนิวคลีอิก (DNA) และกรด ribonucleic (RNA) รหัสพันธุกรรม จำเป็นสำหรับการชุมนุมของสิ่งมีชีวิตและทุกสิ่งที่อยู่ภายในพวกเขา
คาร์โบไฮเดรตหรือ "คาร์บ" ทำจากอะตอม C, H และ O สิ่งเหล่านี้มักจะอยู่ในอัตราส่วน 1: 2: 1 ตามลำดับโดยแสดงความสำคัญของรูปร่างโมเลกุลอีกครั้ง ไขมันยังมีเพียงอะตอม C, H และ O เท่านั้น แต่สิ่งเหล่านี้มีการจัดเรียงที่แตกต่างจากในคาร์โบไฮเดรตมาก โปรตีนเพิ่มอะตอม N บางส่วนให้กับอีกสามคน
กรดอะมิโนในโปรตีนเป็นตัวอย่างของกรดในระบบสิ่งมีชีวิต สายโซ่ยาวที่ทำจากกรดอะมิโน 20 ชนิดในร่างกายคือนิยามของโปรตีนเมื่อโซ่ของกรดเหล่านี้มีความยาวเพียงพอ
พันธะเคมี
มีการพูดถึงเรื่องของพันธบัตรที่นี่มากมาย แต่สิ่งเหล่านี้ในวิชาเคมีคืออะไร?
ใน พันธะโควาเลนต์อิเล็กตรอนถูกใช้ร่วมกันระหว่างอะตอม ใน พันธะไอออนิกอะตอมหนึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนไปยังอะตอมอื่นอย่างสมบูรณ์ พันธะไฮโดรเจน อาจถือได้ว่าเป็นพันธะโควาเลนต์ชนิดพิเศษ แต่หนึ่งในระดับโมเลกุลที่แตกต่างกันเพราะไฮโดรเจนมีเพียงหนึ่งอิเล็กตรอนที่จะเริ่มต้นด้วย
การโต้ตอบของ Van der Waals คือ "พันธะ" ที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลของน้ำ พันธะไฮโดรเจนและปฏิกิริยาระหว่างแวนเดอร์วาลส์นั้นไม่เหมือนกัน